Теплоэлектрический вакуумметр Советский патент 1987 года по МПК G01L21/12 

11

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

Цель изобретения - уменьшение погрешности теплоэлектрического вакуумметра от изменения ориентации преобразователя в пространстве

На фиг. 1 представлена схема теплоэлектрического вакуумметра; на фиг. 2 - манометрический преобразователь.

Теплоэлектрический вакуумметр содержит источник 1 питания, нагрузкой которого является мостовая измерительная цепь, образованная четырьмя элементами - плечами. Одна пара противолежащих плеч образована чувствительными элементами (терморезисторами с сопротивлениями R, и R4).

Оба терморезистора идентичны между собой и смонтированы внутри корпуса 2 преобразователя.

Манометрический преобразователь (фиг, 2) состоит из основания 3, на нем расположены стойки 4 и 5. На стойках закреплены токоизолированные опоры 6-9. Через токоизолированные, опоры 6 и 7, 8 и 9 от контактных выводов 10 и 11, 12 и 13 натянуты нити терморезисторов 14 и 15 так, что три равных участка образуют в пространстве взаимно перпендикулярные ребра куба.

Теплоэлектрический вакуумметр работает следующим образом. С помощью резистора R балансируют мостовую схему (показания милливольтметра 16 устанавливают на нуль при начальном давлении, выбранном за точку отсчета) . При понижении давления температура терморезисторов R, и R увеличивается, что приводит к появлению разбаланса моста, являющегося функци ей давления. ,

Благодаря предлагаемой конфигурации терморезистора сумма тепловых потоков трех участков изменяется минмально при различной ориентации в пространстве. Известно, что количество теплоты, отданное за счет конвекционного теплообмена зависит от угла наклона поверхности и макси14ально при горизонтальном .положении. Количество теплоты определяется вьфаже- нием

Q 4-S, q- 8д(з1поб)

(Т)

So об

где q - плотность теплового .потока 5,,„ - эффективная площадь теплоотдачи;

площадь терморезистора, угол между продольной осью терморезистора и нормалью. Предлагаемая конструкция терморезистора образована тремя участками с равной площадью S. Плотность теплового потока q величина постоянная для всех участков нити. Количество теплоты, отдаваемое всей нитью, определяется суммой количества теплоты ее участков

QH QI +Q2 +Q q-S,m + qx.

X S

Эф 2

ff

+ q-S Sff 4 So(sinoi,) +

+ q S /sino,;2/+ q-, So/sino;, / q-SQ(/sino,/+ /sinoi / +

25

+ /sino }/) ,

(2)

Из выражения (2) видно, что количество теплоты, отдаваемое нитью, определяется произведением суммы синусов углов наклона трех участков ни- тей на количество тепла, отдаваемое одним участков нити, расположенном горизонтально. Величина q-S постоянная. Если для упрощения расчетов принять, что тепловой поток вертикально расположенного участка нити равен нулю, а сумма /sino, + + /sinoi - - /sinoi;) - величина, меняющаяся от минимума 2 до максимума 2,44, то также меняется и общий

тепловой поток. В этом можно наглядно убедиться, рассмотрев различные положения терморезистора в пространстве .

На фиг. За показаны участки нити

терморезистора в осях координат XYZ, Для участков 1 и 3 о/, я иС 90°, а участок 2 - Ы 0°. Отсюда

/sino ;, /

/sin

+ /sin 90°/

+ /siniy,/ + /sinoi,/

90°/

2 I

+ /sin 0°/ + 1 + 0 + 1

Ha фиг, 3 б для участков о/- и

55 об, 45°, ot, 90

, поэтому

/sin 90°/ + /sin 45°/ + + /sin 45°/ 2,41,

В случае ориентации нити (фиг.Зв) когда все три участка имеют равные углы наклона (oi 54,7 ), сумма максимальна:

+ /sinoi2/ + /sinodj/

/sinoi,/

/sin 54,7°/ + /sin +

+ /sin 54, 2,44,

Таким образом, изменение теплового потока при различных положениях в пространстве у предлагаемой конструкции не превышает 20%.

Применение изобретения позволяет снизить чувствительность датчика к положению его в пространстве на 80%. Значительно меньшее изменение чувствительности при изменении положения датчика в пространстве приводит к повьппению точности и стабильности.

285327

)

4

зоб

.

Формула изобретения

Теплоэлектрич еский вакуумметр, со- держа ций манометрический преобразователь с двумя термочувствительными

2 нитями накала, закрепленными на то- коподводах, включенных в плечи мостовой измерительной схемы, блок питания и регистрирующий прибор, отличающийся тем, что, с

fO целью уменьшения погрешности от изменения ориентации преобразователя в пространстве, в нем каждая термочувствительная нить выполнена состоящей из трех последовательно соеJ5 диненных равных участков, образующих в пространстве три взаимно перпендикулярных ребра куба, причем в преобразователь введены четьфе непроводящие опоры, каждая нить закреплена

20 на двух опорах в местах перегиба, а соответствующие участки нитей расположены параллельно между собой.

Изобретение относится к вакуумной манометрии и может быть использовано для измерения давления разреженного газа. Целью изобретения является уменьшение погрешности вакуумметра от изменения ориентации преобразователя в пространстве. Для этого нити 12 и 13 терморезисторов имеют зигзагообразную конфигурацию из трех равных участков, образующих в пространстве три взаимно перпендикулярных ребра куба. Нити закреплены на непроводяпц1х опорах 4, 6 и 5, 7 в местах перегибов. В терморезисторах сумма тепловых потоков трех участков изменяется минимально при различной их ориентации в пространстве. Плотность теплового потока постоянна для всех участков нитей.Понижение давления приводит к увеличению температуры терморезисторов и разбалансу моста,являющемуся функцией давления. 3 ил. § (Л Л

f 3

нж

J

Редактор A.Сабо

Составитель О.Полев Техред М.Ходанич

Заказ 7635/43Тираж 776Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, Ул. Проектная, 4

Корректор С.Шекмар