Способ градуировки вакуумметров Советский патент 1988 года по МПК G01L27/00 

(21)3887801/24-10

(22)22.04.85

(46) 07.05.88. Бнш. 17 (72) В.В.Кузьмин

(53)531.787(088.8)

(56)Авторское свидетельство СССР 416385, кл. G 01 L 27/00, 1974.

Авторское свидетельство СССР 1 462097, кл. G 01 L 27/00, 1975.

(54)СПОСОБ ГРАДУИРОВКИ ВАКУУММЕТРОВ

(57)Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения - многоразовая калибровка без образцового прибора. Рабочий вакуумметр , который необходимо проградуировать,

присоединен к камере 2. Методу каме рой и исходной камерой 3 известного объема установлена перегородка 4 известной проводимости. Камера 2 через диафрагму 7 сообщается с вакуумным насосом. Вакуумная система включает резервуар 8 известного объема с гра- дуировочным газом и клапан 9 Устройством обеспечивается возможность многократной автономной градуи{)Овки вакуумметров в широкой области давлений, охватывакяцей не менее 4-6 порядков величин и включающей в пределах каждого из них не менее 4-5 градуи- ровочных точек. 1 табл., 1 ил.

0

со

4 О

СО

Изобретение относится к области язмерительной техники и может быть спользовано для определения метро- погическнх характеристик рабочих ва- kyyMMeTpoB при их длительном автономном функционировании (например, на борту летательного аппарата).

Цель изобретения - многоразовая автономная градуировка без образцового прибора.

На чертеже показана вакуумная система, требующаяся для реализации предлагаемого способа градуировки вакуумметров.

Рабочий вакуумметр 1, который необходимо проградуировать, присоеди- нрн к градуировочной камере 2. Между камерой 2 и исходной камерой 3 известного объема V, установлена проницае- мая перегородка (или диафрагма) 4 известной проводимости и. Последовательно и параллельно с ней помещены клапаны 5 и 6 соответственно. С друго стороны камера 2 через диафрагму 7 известной проводимости U сообщается с вакуумным насосом шш непосредственно с разреженной средой, окружающей летательный аппарат. Вакуумная система включает также питающий резервуар

8 известного объема с градуировоч- ным газом и клапан 9. Если вакуумметр, как и остальные элементы системы, установлен на беспилотном летательном аппарате, то все клапаны должны иметь дистанционный (злектромаг- нитный или моторный) привод. Часть системы, включающая коммуникации между перегородкой 4 и клапанами 5, 6 и 9, имеет известный объем .Y,

Способ осуществляют следующим образом.

I. После предварительной откачки всей системы, кроме питающего резервуара 8, подают в течение заданного промежутка времени 4t, газ из резервуара 8 в объем V, открыв клапан 9 (при зтом клапаны 5 и 6 закрыты), и оттуда - через перегородку 4 в исходную камеру 3. Давление в ней непрерывно возрастает и, спустя промежуток времени ut . достигает значеиия

Р

р/ p oUiAt;

PI - v;-

(1)

где Рв(7 Р,) - давление газа, устанавливающееся в результате расширения в объединенном объеме V +V и

с известнь начальным дав- в питающем резервуаре по

Vo

v:+v

(2)

Отсюда

и;

v;:w

XT, t,

(Ц)

Если градуировка вакуумметра выполняется непосредственно на летательном аппарате, то давление Р, должно быть измерено заранее - перед началом полета.

р;

i-L Р

Т п tJ ч J /

«о

-о v;+v

-г

и открыв клапан 6. Давление (,), устанавливающееся в результате зтого в объединенном объеме , можно вычислить:

V7+V о

и

1

Vo

7 vT+v v;+v

(4)

45

Фиксируют показание градуируемого вакуумметра 1, соответствующее давле- 40 нию (,), устанавливающемуся по- . еле закрытия клапана 6 и открытия клапана 5 и после выдержки времени на переходные процессы в градуировочной камере 2. Равновесное значе1{ие этого давления вычисляют:

и ,

v;

V, Vo

v7+v Vo+v

-at,. (5)

р(;) и 1 Р с i V-1 0 /,v 1 - ri7vr 0 vT+v v:+v 1-

Сопоставляют показания градуиру мого вакуумметра со значениями Р.

31394079

При длительном автономном функцио- и в общем виде

и, , V,

нировании вакуумметра (например, на борту летательного аппарата) возникает необходимость вновь проградуи- ровать его. в условиях эксплуатации, т.е. с учетом невосполнимой убыли газа в процессе первой градуировки и при ограниченном ресурсе.газа в питающем резервуаре.

оi а Гг ТГг f J

времени atj газ из резервуара 8 в J UjV, Vpt-v i

объем V, открьш клапан 9 (при этом 15где индекс ,2 относится к ступени

клапаны 5 и 6 закрыты) и оттуда - че-градуировки (внутри цикла), а индекс рез перегородку 4 в исходную камеру

u-;i7 v7iv v:lv - 2

, - и

V,

Ve

j,2,... - к порядковому номеру градуировочного цикла.

, Plu.utt г I- w

где РО( Р ) - давление газа, устанавливающееся в результате расширения 25 в объединенном объеме V,+Vo и связанное с известными давлениями РО и Р, по формуле

30

-р о л /й РО-РО V-+V

Отсюда

Р;,Р„ UL(.Ya),t,, (7а)

35

6, Фиксируют показание градуируемого вакуумметра 1, соответствующее давлению Р, устанавливающемуся (после закрытия клапана 9 и открытия клапана 5 и после выдержки времели на переходные процессы) в градуировочной камере 2. Равновесное значение этого - давления вычисляют;

и,

р Ul pf и, , у о V . /цч

- PI- Po rr-jR)

, f

, ОД7. Повторяя экспансионные циклы Ш1. 3 и 4, получают давления:

-.±Jl ZZlXLZIZlL L l i.Pj, Па 5tlO- 2,5.-10- 1,3. 3 -IQ- I.-IO l-IO

и, , V,

u-;i7 v7iv v:lv - 2

р i р с i V ( ° А+ M7N

i р с i V ( °

а Гг ТГг

и

V,

Ve

градуировки (внутри цикла), а индекс

20

25

j,2,... - к порядковому номеру градуировочного цикла.

Сопоставляя рассчитанные значения Р с показаниями вакуумметра, можно произвести многоразовую градуировку (или поверку) его.

Чтобы обеспечить эквивалентность давлений Р, что особенно важно для автоматизации процесса градуировки и поверки, необходим набор точно определенных промежутков времени atj, Из уравнений (6) и (Ю) следует, что равенство Р ,Р достигается при условии

. . /Vo+Vu--i

,dtj-() dt .

(14)

35

Здесь, очевидно, j-i - число предше- ствуюпщх градуировочных циклов. Рае- счетные значения Jtj определяют продолжительность импульсов подачи газа из питающего резервуара в исходную камеру системы.

Пример. Пусть ,

0,5 и

Тогда при V..2.

.1: V,+V

Приняв для параметров редукционной системы типичные значения UT Hr MVc и и, 1 -10 м /с и задав

Промежутки времени t/, требуемые , 1для поддержания равенства Pl,p2 .. .Р |следумщие: L-i- J 2 5 10

j

111

123 170 286

При таком наборе значений ity дав

ление PJ во всех градуировочных циклах одинаково и равно S- IO Па.

Тем самым в отличие от известного способа обеспечивается возможность многократной (не менее 10-20 раз) автономной градуировки (и поверки) вакуумметров в широкой области давлений, охватывающей не менее 4-6 порядков величины и включающей в пределах каждого из них не менее 4-5 градуировочных точек. Проверка по предлагаемому способу метрологических характеристик вакуумметра, установленно- |го на летательном аппарате, может |быть реализована на всех стадиях по- |лета и, в частности, перед возвраще- ;нием аппарата на Землю.

Формула изобретения

Способ градуировки вакуумметров путем редукции известного исходного давления и сопоставления его расчетных значений с показаниями градуируемого вакуумметра, причем в каждом градуировочном цикле исходное давление получают посредством подачи газа в камеру из резервуара, заполненного газом перед градуировкой, отличающийся тем, что, с целью обеспечения возможности многоразовой градуировки без образцового прибора, измеряют первоначальное давление газа в резервуаре, а воспроизведение известного исходного давления в каждом градуировочном цикле производят путем подачи газа через диафрагму известной проводимости импульсами, продолжительность которых задают в зависимости от суммарной продолжительности предшествующих циклов.