Способ определения давления газа и устройство для его осуществления Советский патент 1988 года по МПК G01L21/10 

оо

05 4

СО оз

Изобретение относится к контрольной и измерительной технике, в частности к определению импульсного давления в высокотемпературных разреженных газовых средах, например вакуумных камерах.

Цель изобретения - повышение точности гфи измерении давления в высокотемпературных разреженных газах.

На фиг. 1 представлен корпус теплового манометра с чувствительным элементом и измерителями теплового потока; на фиг-. 2 - конструкция кольцевого датчика теплового потока; на фиг. 3 -схема электрических соединений; на фиг, 4 - кривые зависимости давления, полученные по тепловому маном -тру и по предложенному способу

Устройство включает в себя корпус 1, выполненный в виде сферы с приемным отверстием 2, в котором размещен измеритель теплового потока н виде кольцевого датчика 3.

Внутри корпуса 1 симметрично от- но ительно срединной плоскости, через которую проходит ось приемного итверстия, pa3NeuieHbi основной 4 и дополнительны i чувствительные элементы. Между ч Vнствительыыми элемен- .-ами и и 5 в срединной плоскости установлен разде.пительньй экран 6,

Кораус 1, отверстие 2, чунствительны ; элс:м;ч1г 4 и экран 6 образуют TeiLnobiiH манометр.

яр. чувс вительньд элемент 4, так

/иствительньо ;)г,емент 5 представляют собой отрезок микропровода 7, натянутого между двух токовводов 8, электрически изолированных от корпу- : - 1 Нить 7 (микропроБОд) выполне- ,i ч.лтьфрама в позолоте и .- ковводами 8 точзчной спарKi -i-l .

Корпус 1 и экран 6 выполнены из ,1:ди, имеющий высокий коэффициент температурной активности,

Ко:1ьцевой датчик 3 выполнен в ви ле кочьца из молибденового стекла 9, торец 10 которого покрыт пленкой 11 из платины, полученной методом вьркигания из пасть. Пленка 1 1 образу ет незамкнутое кольцо с токоотвода- ми 12.

Основной чувствительный элемент 4 через токовводы 8 включен в мостовую измерительную схему 13, работающую в режиме постоянной температуры нити 7, который обеспечивается за счет

5

5

0

5

0

работы электронного блока 14. Bbtxo, электронного блока 14 подключен к регистратору 15, который в частност является оперативным запоминающим ycTpoifCTBOM измерительного вычислительного комплекса (ИВК).

Дополнительньп1 чувствительный элемент 5 включен в мостовую схему 16, работающую в режиме постоянного тока питания от источника 17. Выход мостовой схемы 16 подключен через усилитель 18 к регистратору 15 ИВК.

Кольцевой датчик 3 теплового потока включен в мостовую схему 19, которая работает с источником 20 постоянного тока. Выход мостовой схемы 19 через усилитель 21 подключен к регистратору 15 ИВК.

Предложенный способ опеределения давления осуществляется следующим образом.

Проводят градуировку основного чувствительного элемента 4, в процессе KOTOpofi находят зависимость показаний манометра Р от давления в корпусе 1 при использовании газа комнатной температуры.

Для этого создают в корпусе 1 манометра вакуум, во много раз более глубокий, чем диапазон измерений (например, в 100 рлз, Р -- о), Регистрируют сигнал с электр 1лного блока 14. Повышая давление Р корпусе 1 и регистрируя при этом сиг нал с блока 14, находят нужную зависимость.

Определяют коэффициент манометра, который равен отнощению мощности Q , рассеиваемой нитью манометра через газ, к величине давления Р , показываемого манометром:

-9j

К

V J

р,

где V - падение напряжения на чувствительном 3JTeMeHTe при ;

- падение напряжеьмя на чунст- вительном элементе при

R I - сопротивление чувствительного элемента при .тоян- ной рабочей температуре.

Пропсдят вначале калиброи-у изме- рительчого канала с дополнитс льньи ; чулчствительным элементом 5 Л сопро- тивленич-j,, используя известную зависимость между coпpoтивJIeниeм чувст- вител1 ного элемента и его температурой.

Лля этого (TTK.iiH;4ohJT допо.11нит( libiv i чупстннтельнмй э.темент 5 от мо- |:товой 3 ктрическ схемы 16 и .чмес т() него включд :-т образ по чы магазин

сопротивления, (.тупеиями изменяют величину сопротивления магазина и од яозрс менно ре1Ч стрирук1Т сигнал . усилителя 18.

Затем при давлении Р - О опреде- ляют эффективную теплое -1кость С дополнительного чувствительного элемента. Для этого на допсмнительный чувствительный элемент подают ступеньку тока и регистрируют изменение во вре мени температуры по его .сопротивлению.

Проводят градуировку кольдевого датчика теплового потока 3. Для этого на образцовом стенде теплового потока методом сравнения с эталонным датчиком теплового потока получают зависимость величины электричесжого сигнала, зарегистрированного на регистраторе 15 с усилителя 21, от ве- ЛРР1ИНЫ теплового потока, действующего на датчик теплового потока.

Устанавливают корпус манометра на стенка вакуумной камеры так, что- Fibi манолетр через пргчемное отверстие 2 сообщался с вакуумной камерой. Проводят эксперимент, В процессе экспермента регистрируют на регистраторе 15 сигналы с электронного блока 1Д и ус{1лителей 18 и 2.

По зарйгистрированным электрическим сигналам и градуировочньп.1 характеристик,.- основного чувствителького элемента 4 определяют величину давления в корпусе манометра Р j учета влияния температурь газа,.

HcK jMoe давление газа с учетом изме- ненил температуры газа определяют Из формулы

-. „11 1/7-7 (4

У 1+А

-1) + I

де А -QAS

.: q ,

отношение теп.чгшот о по- Тх ;ка, измеренного допол- нитг:,льным чувствигель- ным элемент(1м, к тепловому потоку, рассеиваемому оснс вным чувстви- тель - ым элементом через газ;

OTHoiuoKHP y. TenF.-Horo те- пловпго потока, измерен- Hi.iro К - ч гыи пчьгм ,дагчиком

теплояого пгт(1ка, к удельному тепловому потоку, р)ассеиваемс1му основным чувствительным TJieMOHTCJM;

AI AJ

t

Ср L1T

А Э

-Эффективная теплоемкость элемента;

-изменение температуры элемента за время jt;

Q . к,Р„;

QK

q, --§--- ;

S 1 - площадь поверхности,

воспринимающей тепловой поток от газа у кольцевого датчика теплового пбтока;

Q.

q -g-;

Э

- площадь поверхности чувствительного элемента.

0

5

0

5

0

5

Полученные(фиг. А) кривые зависимости давления, измеренного манометром, и давления, определенного по предложенному способу с помощью пред- ложенног о устройства для различных температурных условий.

Если тепло лз вакуумрюй камеры в горловину манометра не поступает (В 0) . то давление Р, , измеренное NiaHOMeTpOM, равно дав:1ению Р газа в камере.

Как только тепло начинает поступать в манометр, он дает существенно завышенные результаты ( в два и более раз).

Использование предложенного способа определения давления и устройства для его осуществления особенно в импульсных режимах работы вакуумной камеры позволяет повысить точность и надежность выдаваемых рекомендаций на 40-60%, а в верхнем диапазоне тепловых потоков - более чем в два раза.

Формула изобретения

1. Способ определения давления газа, включающий измерение давления Р тепловым манометром сопротивления п режиме постояьной температуры чувствительного элемента, размещенного в

.

//

Изобретение относится к области контрольной и измерительной техники. Цель изобретения-повышение точности при измерении давления в высокотем- пературньп разреженных газах. В корпусе 1 создают вакуум. Повышая давление в корпусе 1 и регистрируя сигнал с блока 14, определяют нужную зависимость. Проводят калибровку измерительного канала с чувствительным эл1 - ментом 5 по сопротивлению. При дап- лении, стремящемся г нулю, определяют эффективную теплоемкость чувствительного элемента 5. Проводят градуировку датчика 3. Устанавливают корпус 1 в стенке вакуумт lii камеры так, чтобы манометр через отверстие 2 сообщался с вакуумно .ерси;. По зарегистрированным электрическим гиг- налам и градуировочным xapaKTepiic гикам ьуувствительного элемента 4 onpi-- деляют величину давления в ко;1иусо манометра без учета влияния томпира- туры газа. Искомое давление газа г учетом изменения температурь; газ;1 опредетяют из приведенного i5 oinicri- нии соотношения. 2 с. п. ф-лы, -н (Л

Фиг. 2