Теплоэлектрический вакуумметр Советский патент 1986 года по МПК G01L21/12 

измерительное устройство позволяет исключить переключение режимов работы и гистерезис в показаниях ва- кумметра. Для исключения ложных отсчетов мостовая схема 3 подключена к источнику 1 питания через делитель 6 напряжения, -интегр-ирующую

1

Изобретение относится к вакуумной манометрии, в частности к тепло- электрическим вакуумметрам,.и может быть использовано для измерения давления разреженного газа в вакуумных установках различного назначения.

Цель изобретения - расширение диапазона измерения теплоэлектричес- Кого вакуумметра при одновременном исключении гистерезиса градуировоч- ной характеристики и повьшение его помехоустойчивости.

На чертеже представлена схема теплоэлектрического вакуумметра.

Теплоэлектрический вакуумметр содержит источник 1 питания, нагрузкой которого являются мостовая схема 2 и дополнительная мостовая схема 3. Каждая мостовая схема состоит из четырех плеч.

Два плеча мостовой схемы 2 образованы омическими сопротивлениями R1 и R2, причем R1 сделано переменным. Третье плечо этой мостовой схемы образовано чувствительным (к давлению газа) элементом R3,..четвертое плечо - двумя последовательно соединенными чувствительными элементами Н4 и R5. Все три чувствительных элемента (R3, R4, R5), полностью идентичных между собой, смонтированы внутри корпуса датчика 4. При этом элементы R4 и R5 выполняют роль термокомпенсатора.

. Два плеча дополнительной мостовой схемы 3 образованы омическими сопротивлениями Кб и R7, причем R6 сделано переменным. Третье плечо-этой мо- с.товой схемы образовано термочувствительным сопротивлением R8, четвер-; тое - чувствительным (к давлению) элементом R9. Чувствительный элемент R,9 смонтирован внутри корпуса датчицепочку 7 и трансформатор 8 сопротивления. Введение в устройство ука- занньк элементов обеспечивает защиту вакуумметра от действия импульсных помех путем подавления высокочастотных составляющих сигнала. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

ка 4, термочувствительное сопротивление R8 смонтировано внутри кабельной части 5 электрического разъема датчика.

Дополнительная мостовая схема 3 подключена к источнику 1 питания через последовательно соединенные литель 6 напряжения (резисторы RIOH R1 1) , интегрируюш,ую цепочку 7(конденсатор СИ и проходной резистор

Ri2) и трансформатор В сопротивления, вьшолненный, например, по схема эмит- терного повторителя.

Выходной сигнал мостовой схемы 2,

снимаемый с диагонали а-Ъ, подается через нормирующий усилитель 9 на один из входов с мматора 10. На второй вход этого c ммaтopa через нормирующий усилитель I1 подается выходной сигнал дополнительной мостовой схемы 3 снимаемы с чувствительного элемента R9. Выход сумматора 10 сое- :динен с измерительным устройством 12.

Источник 1 питания, элементы обеих мостовых схем 2 и 3 (за исключением чувствительных и компенсационных элементов R3--R5 и R8, R9) делитель 6 напряжения (R10 и RI1),ин- теГрирующая цепочка 7 (С1 и R12), трансформатор 8 сопротивления, нормирующие усилители 9 и П, сумматор 1 О и измерительное устройство 12 смонтированы в отдельном блоке 13, так называемом измерительном блоке

теплоэлектрического вакуумметра.

Измерительный блок 13 соединен с датчиком 4 через соединительный кабель- 14. Для соединения с блоком 13 и датчиком 4 соединительный кабель 4

снабжен соответствующими электрическими разъемами 5 и 15 с

Теплоэлектрический вакуумметр работает следующим образом.

Источник 1 питания поддерживает ток, протекающий через мостовую схему 2, на постоянном, заранее определенном уровне. При этих условиях напряжение разбаланса на выходе мостовой схемы 2, снимаемой с диагонали 8.-Ъ, однозначно зависит от давления, причем эта зависимость сдвинута в область относительно низких давлений ( Па). Автоматическая коррекция выходного сигнала мостовой схемы 2 от изменения температуры внешней среды осуществляется с помощью последовательно соединенных чувствительных элементов R4 и R5, вклю- ченньк в плечо мостовой схемы 2, смежное плечу с чувствительным элементом R3, элементы- R4 и R5 расположены внутри корпуса датчика 5.

На дополнительную мостовую схему 3 напряжение от источника 1 питания за счет использования отрицательной обратной связи подается так, чтобы автоматически обеспечивался баланс моста. При этих условиях сопротивление чувствительного элемента R9 поддерживается за счет изменения мощности его нагрева на постоянном уровне, а напряжение питания чувствительного элемента R9 однозначно зависит от давления, причем эта зависимость сдвинута в область относительно высоких давлений (1-1С Па). Автоматическая коррекция выходного сигнала мостовой схемы 3 от изменения температуры внешней среды осуществляется с помощью термокомпенсатора R8, Термокомпенсатор R8, сопротивление которого зависит от температуры внешней среды, включен в плечо мостовой схемы 3, смежное плечу с чувствительным элементом R9, при этом термокомпенсатор R8 размещен в кабельной части электрического разъема 5 датчика 4.

Выходные сигналы обеих мостовых схем имеют не только различную зависимость от давления, но и различные значения по абсолютной величине Для мостовой схемы 2 выходной сигнал при изменении давления изменяется в пределах несколько милливольт а для дополнительной мостовой схемы 3 выходной сигнал изменяется в пределах нескольких вольт.

С целью приведения обоих сигналов к виду, удобному для сравнения, а также для коррекции чувствительности сигналов в различных участках диапазона измерения, в схему вакуумметра введены нормирующие усилители 9 и 11, на вход которых подается выходной сигнал мостовых схем 2 и 3 соответственно. Выходные сигналы с нормирующих усилителей 9 и 1 подаются на входы сумматора 10, с выхода которого сигнал поступает на измерительное устройство 12.

Таким образом, предлагаемая параллельная одновременная работа двух мостовых схем на одно измерительное устройство позволяет исключить переключение режимов работы, а значит и

гистерезис в показаниях теплоэлект- рического вакуумметра.

С целью исключения ложных отсче- тов, причиной которых могут служить

импульсные помехи, попадающие в цепь обратной связи питания дополнительной мостовой схемы 3 особенно в об ласти низких давлений, последняя подключена к источнику 1 питания через последовательно соединенные делитель 6 напряжения (R10, R11) , интегрирующую цепочку 7 (С1, R12) и трансформатор 8 сопротивления, выполненный например, по схеме змиттерного повторителя.

Кроме ложных отсчетов, импульсные помехи могут возбуждать в цепи питания дополнительной мостовой схемы . 3 переходные процессы в виде затухающих низкочастотных колебаний, амплитуда которых пропорциональна амплитуде импульсной помехи, а длительность - инерционности чувствительного элемента R9. Наибольшая дополнительная погрешность от импульсных помех имеет место при низких давлениях,при которых соотношение между сигналом помехи и полезным сигналом, а также инерционность чувствительного элемента - наибольшие.

Введенные в тракт питания дополнительной мостовой схемы 3 последова- .тельно включенные делитель 6 напряжения (RIO, R11), интегрирующая цепочка 7 (С1, R12) и трансформатор 8 сопротивления обеспечивают защиту вакуумметра от действия импульсных помех путем подавления высокочастотных составляющих сигнала в (Rll/RlO+l) раз при беспрепятственном пропускаНИИ низкочастотных составляющих. Одновременно уменьшаются также амплитуда и длительность переходных процессов в дополнительной мостовой схе

ме 3, вызываемых импульсными помехами. Это уменьшает соотношение между, сигналом помехи и полезным сигналом, а значит уменьшает дополнительн то погрешность измерения, вызываемую импульсными помехами.

Размещение термокомпенсационного сопротивления R8 в кабельной части электрического разъема 5 позволяет уменьшить число герметичных электрических вводов в датчике 4 по крайней мере на один ввод, что существенно упрощает конструкцию датчика.

Экспериментальная проверка подтвердила возможность создания предлагаемого термоэлектрического вакуумметра. Применение предлагаемого вакуумметра наиболее целесообразно для контроля давления в широком интервале (Ю -1СГ Па) в автоматически управляемых вакуумных системах с большим уровнем импульсных помех (т.е.

установок с мощными потребителями, электроэнергии, которые необходимо включать и выключать по ходу проведения процесса в зависимости от достигнутого давления).

Формула изобретения

1. Теплоэлектрический вакуумметр, содержащий датчик сопротивления с электрическим разъемом с чувстви- тельньм и компенсационным элементами, включенными в мостовую измерительную схему и размещенными внутСоставитель Е.Пруцков Редактор Н.Марголина Техред Л.Олейник Корректор И.Муска

6823/37

Тираж 778 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий П3035, Москва, Ж-35, Раушская Ha6.j д. 4/5

роизводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

ри корпуса датчика, источник питания, подключенный к мостовой схемеj и регистрирующий прибор, о т л и- чающийся тем, что, с целью

распирения диапазона измерений при одновременном уменьшении гистерезиса градуировочной характеристики, в датчик сопротивления введены дополнительные чувствительный и компенсационный элементы, первый из которых размещен внутри корпуса датчика, а второй - в кабельной части электрического разъема датчика, а в измерительную схему введены сумматор, два нормирующих усилителя и-дополнительная мостовая схема, в которую включены дополнительные чувствительный и компенсационный элементы, при этом регистрирующий прибор подключен к выходу сумматора, входы которого соединены через нормирукяцие усилители с выходами обеих мостовых схем, причем допотшительный Чувствительный элемент соединен с дополнительным компенсационным элементом, а их общая точка подключена к источнику питания .

2, Вакуумметр по п. 1, о т л и- ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения его помехозащищенности,источник питания подключен к дополнительной мостовой схеме через последовательно соединенные делитель напряжения, интегрирующую цепочку и эмиттерный повторитель.

Изобретение может быть использовано для измерения давления разреженного газа в вакуумных установках различного назначения. Цель изобретения - расширение диапазона измерения при одновременном исключении гистерезиса градуировочной характеристики и повышение помехоустойчивости. Параллельная одновременная работа мостовых схем 2 и 3 на одно О)