氣體的熱傳導分為三種方式:分子熱傳導(氣體分子碰撞傳遞熱量)、熱輻射(燈絲向周圍輻射熱量)、固體熱傳導(燈絲通過引線向支架傳遞熱量)。在皮拉尼真空計的測量范圍(10?1~10?? Pa)內:
皮拉尼真空計的燈絲(通常為鉑絲、鎢絲)既是加熱元件,也是溫度敏感元件(電阻隨溫度變化),電路通過兩種模式維持燈絲溫度穩定,并檢測功耗變化:
向燈絲通入恒定電流,燈絲發熱后,熱量通過氣體分子傳導、輻射、固體傳導三種途徑散失;
當環境壓強降低時,分子熱傳導減弱,燈絲散熱減少,溫度升高,電阻增大;
通過測量燈絲的電阻變化(間接反映溫度變化),推算壓強(電阻與壓強呈對應關系)。
通過反饋電路調節燈絲電流,使燈絲溫度始終保持恒定(與環境溫度的差值固定);
當壓強降低時,分子熱傳導減弱,燈絲所需的加熱電流減小(維持溫度所需功耗降低);
直接測量燈絲的電流(或功耗)變化,與校準曲線對比,輸出壓強值(電流與壓強呈線性關系,校準更簡單)。