Теплоэлектрический вакуумметр Советский патент 1990 года по МПК G01L21/12 

Фцг.

20

Изобретение относится к приборострое- нию и может быть использовано для из- мерения давления разреженных газов.

Цель изобретения - расширение диапазона рабочих температур теплоэлектричес- 5 кого вакуумметра.

На фиг. 1 показана электрическая схема теплоэлектрического вакуумметра; на фиг. 2 - схема резистора температурной компенсации, состоящего из трех элементов.

Тенлоэлектрический вакуумметр содер- жит чувствительный элемент 1, соединенный последовательно с первым резистором 2 между выходом усилителя 3 и общим лро- водом 4. Первый вход усилителя 3 под- ключен к точке соединения первого резисто- i5 pa 2 и чувствительного элемента 1. Дели- тель 5 напряжения образован вторым резис- тором 6 и резистором 7 температурной компенсации. Выход делителя 5 напряжения подключен к одному из входов умножите тя 8, второй вход которого соединен с вы- ходом усилителя 3, а выход - с вторым входом усилителя 3. Вход онорного напря- жения умножителя 8 и вход делитепя 5 напряжения подключены к выходу источни- ка 9 опорного напряжения. Выходы дели- 25 теля напряжения 5 и усилителя 3 подключены к входам сумматора 10, выход которого подключен к индикатору II. Резистор температурной компенсации 7 может быть вы- полнен из двух (фиг. 1) или трех (фиг. 2) последовательно соединенных резисторов: по- 30 стоянного 12, с линейной температурной зависимостью 13, а также с квадратичной температурной зависи.мостью 14.

Теплоэлектрический вакуумметр работает (.медующим образом.

Выходное напряжение усилителя 3, оп- 35 ределяющее нагрев и сопротивление чувст- витального элемента 1, благодаря больпюму коэффициенту усиления усилителя устанавливается так, что напряжения на его входах равны:

.,.( + ),(1)

где UK - выходное напряжение умножителя 8; U:i -- выходное напряжение усилите-ля 3;

-- сопротивление чувствительного элемента 1;

R2 - сопротивление резистора 2. Выходное напряжение делителя 5 - U и выходное напряжение усилителя 3 определяют выходное напряжение умножителя 8 so

и, и,-и,/и,,(2)

где б ч -- выходное напряжение источника 9

опорного напряжения. Выходное напряжение делителя 5 напряжения зависит от сопротивления резистора температурной компенсации 7:55

( + ),(3)

где Rf, и R- - сопротивления резисторов 6 и 7 соответственно.

40

45

0

5

5 5 0

5

o

0

5

С учетом (2) и (3) из (1) следует

(7 + )(),(4)

откуда определяется сопротивление чувствительного элемента 1, устанавливающееся при нагреве

/,..(5)

Тепловые потери чувствительного элемента, нагреваемого электрическим током, зависят от давления газа и от разности температур чувствительного элемента и окружающей среды. Для обеспечения независимости тепловых потерь от температуры среды, т. е. для расщирения диапазона рабочих температур теплоэлектрического вакуумметра, необходимо поддерживать указанную разность постоянной во всем диапазоне температур, что обеспечивается выполнением резистора температурной компенсации составным.

В случае, когда сопротивление чувст- витатьного элемента 1 линейно зависит от температуры, резистор температурной компенсации 7 может быть выполнен состоящим из двух элементов (фиг. 1). Основная температурная компенсация имеет место при условии, что температура перегрева чувствительного элемента 1 не зависит от температуры окружающей среды. Это условие .может быть выполнено путем подбора соотношения сопротивлений резисторов 2 и 6.

В схеме предусмотрена также дополнительная температурная компенсация, которая осуществляется путем подачи сигнала температуры, выделяемого на резисторе 7, через сумматор 10 на индикатор 11. Эта до- полнитатьная температурная компенсация позволяет учесть ряд других температурных эффектов. Регулировкой коэффициента передачи сумматора 10 по входу дополнительной температурной компенсации возможно для каждого типа используемого датчика экспериментально установить независимость показаний индикатора 11 от температуры окружающей среды.

В случае, когда температурная зависимость сопротивления чувствительного элемента 1 существенно нелинейна, резистор температурной компенсации 7 выполняется состоящим из трех элементов (фиг. 2). Такое выполнение позволяет аппроксимировать три члена разложения функциональной зависимости сопротивления от температуры, что практически достаточно при выполнении чувствительного элемента 1 из любого известного термометрического материала.

Благодаря расширению диапазона рабочих температур и достигае.мому снижению тепловыделения в элементах электрической схемы предлагаемое устройство может быть использовано при построении теплоэлектри- ческих вакуумметров с датчиками, встраиваемыми в вакуумные полости криогенных устройств.

Формула изобретения

Теплоэлектрический вакуумметр, содержащий чувствительный элемент, включенный последовательно с первым резистором между общим проводом и выходом усилителя, первый вход которого соединен с общей точкой первого резистора и чувствительного элемента, делитель напряжения, образованный вторым резистором и резистором температурной компенсации, источник опорного, напряжения, сумматор и индикатор, причем вход делителя напряжения подключен к источнику опорного напряжения, а выходы де

лителя напряжения и усилитатя через сумматор связаны с индикатором, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона рабочих температур, он снабжен аналоговым умножителем напряжения, к входам которого подключены выходы усилителя, делителя напряжения и источник опорного напряжения, выход умножитатя напряжения подключен к второму входу усилител55, а резистор температурной компенсации выполнен в виде цепочки из трех последовательно соединенных резисторов: постоянного, с линейной и с квадратичной температурными зависимостями.

Изобретение относится к приборостроению и позволяет расширить диапазон рабочих температур теплоэлектрического вакуумметра. Наряду с чувствительным элементом 1, первым 2 и вторым 6 резисторами, усилителем 3, резистором 7 температурной компенсации, источником 9 опорного напряжения, сумматором 10 и индикатором 11 вакуумметр содержит аналоговый умножитель 8 напряжения, а резистор 7 температурной компенсации выполнен в виде цепочки из трех резисторов: постоянного, с линейной, а также с квадратичной температурными зависимостями. Умножитель 8 напряжения преобразует сигнал температурной компенсации в сигнал, задающий нагрев чувствительного элемента 1. Выполнение резистора 7 составным с требуемой температурной зависимостью позволяет обеспечить постоянство перегрева чувствительного элемента 1. 2 ил.

Фиг.2