彈性變形真空規(guī)是利用彈性元件隨氣壓變化所產(chǎn)生的變形來測(cè)量壓差的一種真空規(guī)。它的特點(diǎn)是：規(guī)管靈敏度與氣體種類無關(guān)，對(duì)被測(cè)氣體干擾小，可測(cè)腐蝕性氣體和可凝蒸氣的壓力。
此類規(guī)存在的主要問題是，金屬?gòu)椥栽娜渥儸F(xiàn)象和彈性系數(shù)的溫度效應(yīng)。
1．布爾登規(guī)（圖11-12）布爾登規(guī)是一種用富有彈性的金屬材料制成的橢圓形截面的空心管，全管彎咸弧形，一端封死并與指針相連接，另一端與被測(cè)系統(tǒng)相連。當(dāng)管內(nèi)壓力增高時(shí)，截面形狀向圓形變化，使彎管向外擴(kuò)張而拉動(dòng)指針偏轉(zhuǎn)。反之，當(dāng)管內(nèi)壓力下降時(shí)，指針則朝相反方向偏轉(zhuǎn)。
金屬布爾登規(guī)主要用于測(cè)量高壓力，很少作為真空規(guī)使用。指示大氣壓以下的壓力，表盤上用紅線來標(biāo)度，這種標(biāo)度是很粗略的。
圖11-13是用石英制成的布爾登規(guī)，空心的扁平石英管被繞成螺旋形，在封死的一端吊一個(gè)小鏡，通過小鏡用光杠桿的辦法來測(cè)量布爾登管上下運(yùn)動(dòng)的距離，再求得壓差值。此規(guī)靈敏度較高，可檢測(cè)出10Pa的壓差。
2．波紋管規(guī)此規(guī)的波紋管一端封死，另一端與被測(cè)系統(tǒng)相連，當(dāng)管中壓力變化時(shí)，波紋管內(nèi)外的壓力差產(chǎn)生變化，使得波紋管隨之伸縮，規(guī)的靈敏度與波紋管的壁厚和形狀有關(guān)。波紋管材料的彈性系數(shù)隨溫度變化而變化是此規(guī)的主要誤差源。圖11-14是用光學(xué)方法檢測(cè)波紋管變形的波紋管規(guī)，其測(cè)量下限可達(dá)10 -2Pa。
圖11-13石英布爾登規(guī)
圖11-14光學(xué)法檢測(cè)型波紋管規(guī) R-反射鏡；M-平面鏡；L-透鏡；P-鏡座；G，SIS3~4一槽；Ni，N2，N3-尖針；X-支架；Y-波紋管；Ti，T2-導(dǎo)管。
圖11-15是一種用玻璃制作的波紋管規(guī)。當(dāng)波紋管伸縮變化時(shí)，毛細(xì)管中的水銀位置也隨之變化。此種結(jié)構(gòu)可提高儀器靈敏度，當(dāng)壓力從鞍高的真空度變到大氣壓時(shí)，水銀位移可達(dá)600mm。此規(guī)的缺點(diǎn)是對(duì)溫度變化太敏感，并要求恒溫。
圖11-15具有毛細(xì)管結(jié)構(gòu)的波紋管規(guī)
3．薄膜真空規(guī)用金屬?gòu)椥员∧ぐ岩?guī)管分隔成兩個(gè)小室，一側(cè)接被測(cè)系統(tǒng)，另一側(cè)作為參考?jí)毫κ?。?dāng)壓力變化時(shí)薄膜隨之而變形，其變形量可用光學(xué)方法測(cè)量，也可轉(zhuǎn)換為電容或電感量的變化用電學(xué)方法來測(cè)量，還可用薄膜上粘附的應(yīng)變規(guī)來進(jìn)行測(cè)量。
近年來，電容薄膜規(guī)的發(fā)展很快，被廣泛應(yīng)用于科研和工業(yè)領(lǐng)域。電容薄膜規(guī)分為兩種類型：一種將薄膜的一邊密封為參考真空，成為“絕壓式”電容薄膜規(guī)；另一種是薄膜的兩邊均通人氣體，成為“差壓式”電ro容薄膜規(guī)。電容薄膜規(guī)具有卓越的線性、較高的測(cè)量精度和分辨率。單個(gè)傳感器的測(cè)量范圍可覆蓋5個(gè)數(shù)量級(jí)的壓力區(qū)間，短期穩(wěn)定性優(yōu)于0.1%，長(zhǎng)期穩(wěn)定性（一年）優(yōu)于0.4%。電容薄膜規(guī)的靈敏度與氣體種類無關(guān)，可測(cè)蒸氣和腐蝕性氣體的壓力，結(jié)構(gòu)牢固，使用方便，還可作為粗低真空的副標(biāo)準(zhǔn)和傳遞標(biāo)準(zhǔn)。
電容薄膜規(guī)的基本結(jié)構(gòu)如圖11-16所示。它由兩個(gè)結(jié)構(gòu)完全相同的圓形固定電極和一個(gè)公用的活動(dòng)電極組成?；顒?dòng)電極薄膜將空間分成互相密封的測(cè)量室和參考室，固定電極和活動(dòng)電極薄膜構(gòu)成差動(dòng)電容器并作為電橋的兩個(gè)橋臂。當(dāng)活動(dòng)電極處于中間位置時(shí)，兩個(gè)電容器的電容量相等，一旦活動(dòng)電極由于壓差作用偏離中間位置時(shí)，則一個(gè)電容器的電容增加而另一個(gè)電容器的電容減小，由于電容變化造成電橋不平衡，因而產(chǎn)生輸出電壓，這個(gè)電壓經(jīng)過放大器放大后，由檢波器轉(zhuǎn)換成直流電壓進(jìn)行測(cè)量。不同的輸出電壓對(duì)應(yīng)于不同的壓力，電容薄膜規(guī)就是利用這樣的原理達(dá)到測(cè)雖壓力的目的。電容薄膜規(guī)的壓力測(cè)量范圍與膜片的厚度、直徑、材料、膜片的張力等有關(guān)，目前可供選擇的電容薄膜規(guī)包括滿量程13.3Pa、133Pa、1.33kPa、13. 3kPa、133kPa、1.33MPa和3.32MPa、的傳感器，可覆蓋的壓力范圍為10-3Pa—106Pa。
4．壓阻式真空規(guī)壓阻式真空規(guī)的傳感器為壓阻式絕對(duì)壓力傳感器。它是利用集成電路的擴(kuò)散工藝將四個(gè)等值電阻做在一塊硅片薄膜上，聯(lián)接為平衡電橋。硅膜片利用機(jī)械加工和化學(xué)腐蝕方法制成硅環(huán)，然后用金硅共熔工藝或用其他特殊工藝將硅環(huán)與襯片燒結(jié)在一起。硅環(huán)膜片內(nèi)側(cè)為標(biāo)準(zhǔn)壓力(約1×10- 3Pa)，外側(cè)為待測(cè)壓力。結(jié)構(gòu)如圖11-17所示。當(dāng)硅膜片外側(cè)的壓力變化時(shí)，由于硅的壓阻效應(yīng)使電橋四個(gè)臂的阻值發(fā)生變化，電橋失去平衡，得到對(duì)應(yīng)于待測(cè)壓力的電壓信號(hào)。此信號(hào)經(jīng)過放大器、控制單元、顯示單元等，顯示出相應(yīng)的壓力數(shù)值。此規(guī)的測(cè)量范圍為105Pa～lOPa。
圖11-16電容薄膜規(guī)結(jié)構(gòu)示意圖
圖11.17壓阻式絕對(duì)壓力傳感器結(jié)構(gòu)示意圖
北京真空儀表廠采用壓阻式絕對(duì)壓力傳感器生產(chǎn)的HLP-03型低真空計(jì)，其原理方框圖如圖11-18所示。儀器的測(cè)量菹圍為1.1×105Pa～10Pa，滿量程的精度為0.5%。儀器的特點(diǎn)是線性測(cè)量精度高，與被測(cè)氣體種類無關(guān)，量程自動(dòng)轉(zhuǎn)換。
