Mechanische vacuümmeters meten de druk rechtstreeks door de kracht te registreren die de deeltjes (moleculen en atomen) in een met gas gevulde ruimte op een oppervlak uitoefenen op basis van hun thermische snelheid. 

De binnenkant van een buis die in een cirkelvormige boog is gebogen (zogenaamde Bourdon-buis) (3) wordt verbonden met het te evacueren vat (afb. 3,2). Door de invloed van de externe luchtdruk wordt het uiteinde van de buis tijdens het evacueren in meer of mindere mate doorgebogen en wordt het aangesloten wijzermechanisme (4) en (2) bediend. Omdat de drukaflezing afhankelijk is van de externe atmosferische druk, is deze slechts nauwkeurig tot ongeveer 10 mbar, op voorwaarde dat de verandering in de atmosferische omgevingsdruk niet wordt gecorrigeerd. 

Vacuümmeters

Het bekendste ontwerp van een membraanvacuümmeter is een barometer met een membraandoos als meetsysteem. Het bevat een hermetisch afgesloten, geëvacueerde, dunwandige membraancapsule van een koper-berylliumlegering. Als de druk daalt, zet het capsulemembraan uit. Deze beweging wordt door een hefboomsysteem naar een punt overgebracht. De capsulevacuümmeter, ontworpen volgens dit principe, geeft de druk aan op een lineaire schaal, onafhankelijk van de externe atmosferische druk.

De meest nauwkeurige drukaflezing is vaak vereist voor niveaus onder 50 mbar. In dit geval is een andere membraanvacuümmeter geschikter, namelijk de DIAVAC, waarvan de drukschaal aanzienlijk wordt uitgebreid tussen 1 en 100 mbar. Het gedeelte van het interieur waarin het hefboomsysteem (2) van de meetkop zich bevindt (zie Afb. 3,3) wordt geëvacueerd tot een referentiedruk pref van minder dan 10-3 mbar. De sluiting naar het vat bestaat uit een gegolfd membraan (4) van speciaal staal. Zolang het vat niet wordt geleegd, wordt dit membraan stevig tegen de wand gedrukt (1). Naarmate de leegloop toeneemt, neemt het verschil tussen de te meten druk px en de referentiedruk af. Het membraan buigt eerst slechts licht, maar dan meer onder 100 mbar. Bij de DIAVAC wordt de doorbuiging van het membraan weer overgedragen naar een wijzer (9). In het bijzonder wordt het meetbereik tussen 1 en 20 mbar aanzienlijk uitgebreid, zodat de druk vrij nauwkeurig kan worden afgelezen (tot ongeveer 0,3 mbar). De trillingsgevoeligheid van dit instrument is iets hoger dan die van de capsulevacuümmeter. 

Capsulevacuümmeters meten de druk nauwkeurig tot 10 mbar (vanwege de lineaire schaal zijn ze het minst nauwkeurig aan het lagedrukeinde van de schaal). Als alleen drukwaarden onder 30 mbar moeten worden gemeten, wordt de DIAVAC aanbevolen omdat de aflezing ervan (zie hierboven) aanzienlijk nauwkeuriger is. Voor uiterst nauwkeurige meetnauwkeurigheid moeten precisiemembraanvacuümmeters worden gebruikt. Als lage drukken nauwkeurig moeten worden gemeten en daarom een meetbereik van bijvoorbeeld tot 100 mbar wordt gekozen, kunnen hogere drukken niet meer worden gemeten, omdat deze meters een lineaire schaal hebben. Alle mechanische vacuümmeters zijn tot op zekere hoogte gevoelig voor trillingen. Kleine trillingen, zoals die optreden bij een directe aansluiting op een hulppomp, zijn over het algemeen niet nadelig. 

De doorbuiging van een membraan kan ook elektrisch worden gemeten als een 'spanning' of als een verandering in capaciteit. In het verleden werden op een metalen membraan in een brugschakeling vier rekstrookjes gemonteerd, die hun weerstand veranderen wanneer het membraan doorbuigt, d.w.z. onder trekbelasting. Bij Leybold hebben dergelijke instrumenten een speciale aanduiding gekregen, namelijk MEMBRANOVAC. Later werden siliconenmembranen gebruikt die vier dergelijke 'rekweerstanden' direct op hun oppervlak bevatten. De elektrische opstelling bestond opnieuw uit een brugschakeling, waarbij op twee tegenoverliggende hoekpunten een constante stroom werd toegevoerd en op de andere twee hoekpunten een lineair spanningssignaal proportioneel aan de druk werd opgenomen. Fig. 3,4 illustreert het principe van deze opstelling. Dergelijke instrumenten werden aangeduid als PIEZOVAC en momenteel als de DI/DU2000-eenheden en worden nog steeds in veel gevallen gebruikt. 

Het meten van de spanning als onderdeel van een brugcircuit biedt u een hoog nauwkeurigheidsniveau, maar heeft een beperkt bereik. Een meer geavanceerde methode is waarbij de doorbuiging van het membraan wordt gemeten als de capaciteitsverandering van een plaatcondensator: de ene elektrode is vast, de andere wordt gevormd door het membraan. Wanneer het membraan wordt doorgebogen, verandert de afstand tussen de elektroden en daarmee de capaciteit van de condensator. Afb. 3,5 illustreert het principe van deze opstelling. Dit wordt gebruikt in het CEREVAC CTR-assortiment. Er wordt een onderscheid gemaakt tussen sensoren met metalen en keramische diafragma's. Capacitieve membraanmeters worden gebruikt van atmosferische druk tot 1,10-4 mbar (onder 10-4 mbar neemt de meetonzekerheid snel toe). Om bij zulke lage druk voldoende doorbuiging van de membranen te garanderen, worden membranen met verschillende diktes voor de verschillende drukniveaus gebruikt. In elk geval kan de druk met de sensoren worden gemeten met een nauwkeurigheid van 3 vermogens van tien:

1000 tot 1 Torr 
100 tot 10 ^-1 Torr 
10 tot 10 ^-2 Torr 
1 tot 10 ^-3 Torr
10-1 tot 10-4 Torr

Om de nauwkeurigheidsniveaus verder te verhogen, kunt u de capacitieve cel ook opwarmen. In dit geval is de capacitieve cel sterk geïsoleerd tegen de omgevingstemperatuur en verwarmt een kleine verwarmingsdraad de cel tot een vaste temperatuur. Dit helpt variaties als gevolg van schommelende omgevingstemperaturen te elimineren. Het wordt ook gebruikt bij het werken met gassen waarbij u niet wilt dat ze in de meter condenseren, wat anders een koude plek in het systeem zou zijn.

Als de te meten drukken deze bereikgrenzen overschrijden, wordt aanbevolen om een meerkanaalseenheid met twee of drie sensoren te gebruiken. 

De capacitieve membraanmeter is dus voor alle praktische doeleinden het enige absolute drukmeetinstrument dat onafhankelijk is van het type gas en ontworpen is voor drukwaarden onder 1 mbar. Tegenwoordig zijn er twee soorten capacitieve sensoren beschikbaar: 

1. DI/DU 200 
2. CTR100N/101N