带电粒子环境下低真空度测试技术研究

摘要

在化工、制药等一些特殊真空环境中，含有大量带电粒子及饱和水蒸气，常见的真空度测量方法对气体环境中的带电粒子十分敏感，会严重影响测量准确度，进而极大影响生产效率及产品质量，因此该问题是业界目前亟待解决的。针对这种特殊情况，本文分析了带电粒子及其他因素对传统测量设备的影响，选择了电容薄膜真空计作为改进对象，设计并提出使用全陶瓷规管进行电荷屏蔽的方案。通过受力分析，探讨提高传感器精度的方法;为降低温度对电容传感器的影响，在有限元分析的帮助下设计了快速加热恒温控制系统;通过小型化、模块化的设计，提出了结构简单、响应快速的真空度测量电路及温度测量与控制电路，并对其进行仿真;通过合理的单片机系统设计，提出了一整套真空度、温度测量与控制系统方案，可以实现恒温加热、测量真空度并进行相应显示。通过实验，该系统测量准确，结构简单，成本较低，易于推广，可以为国内特殊环境下低真空度测量方法的研究提供一定参考。

目录

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致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 课题研究的背景和意义

1．2 气体环境中的带电粒子对低真空测量的影响

1．2．1 薄膜真空计

1．2．2 振膜真空计

1．2．3 石英真空计

1．2．4 小结

第二章 薄膜真空计改进的理论分析及方案论证

2．1 屏蔽方式分析

2．1．1 “绝对型”的结构设计

2．1．2 材料的选择

2．2 膜片受力形变分析

2．3 温度及饱和水蒸气的影响分析

2．3．1 温度对真空测量的影响

2．3．2 饱和水蒸气对真空测量的影响

2．4 加热及保温结构设计分析

2．4．1 加热及保温温度的确定

2．4．2 加热形式及保温材料选择

2．4．3 加热及保温结构设计

2．4．4 加热及保温结构温度场有限元仿真

2．5 本章小结

第三章 测量电路设计

3．1 前期设计分析

3．2 稳压源的设计

3．3 真空度测量电路设计

3．4 温度测量电路设计

3．4．1 传感器的选择

3．4．2 电路原理设计

3．5 加热控制电路设计

3．6 寄生电容的应对

3．7 本章小结

第四章 Freescale单片机系统设计

4．1 Freescale单片机特色

4．2 开发环境

4．3 系统框图

4．4 真空度信号采集模块的设计

4．4．1 采集模块选择

4．4．2 采集模块工作原理

4．4．3 采集模块框图设计

4．4．4 采集模块程序设计

4．5 温度信号采集及控制模块的设计

4．5．1 采集及控制模块选择

4．5．2 采集及控制模块工作原理

4．5．3 采集及控制模块框图设计

4．5．4 采集及控制模块程序设计

4．6 显示模块的设计

4．6．1 显示屏的选择

4．6．2 显示模块框图设计

4．6．3 显示模块程序设计

4．7 本章小结

第五章 成果与展望

5．1 单片机系统展示

5．1．1 真空度测量功能

5．1．2 温度测量与控制功能

5．2 全文总结

5．3 不足之处及展望

参考文献

攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况