Способ измерения давления и устройство для его осуществления Советский патент 1993 года по МПК G01L21/12 

Изобретение относится к вакуумной технике, а именно к тепло-электрическим вакуумметрам, предназначенным для измерения давления разреженного газа, и может найти применение в различном вакуумном оборудовании для контроля давления в диапазоне 1(Г2-105 Па.

Целью изобретения является повышение чувствительности измерения в области низких давлений.

На фиг. 1 приведено устройство для измерения давления; на фиг, 2 - преобразователь давления; на фиг.З - зависимость чувствительности измерения давления от тока нагрева дополнительной нити.

Устройство для измерения давления содержит теплозлектрический преобразователь давления 1 с корпусом 2 и электрическими токовводами 3 и 4. Внутри корпуса 2 расположены нити 5 (основная) и б (дополнительная), выполненные из электропроводного материала. Концы нитей 5 и 6 прикреплены соответственно к электрическим тсковводам 3 и дополнительным токо- еводам , а середины нитей 5 и б жестко соединены между собой (например, сваркой или пайкой). Нить 5 подключена к источнику тока 7 и регистратору падения напряжения 8, Нить 6 подключена к дополнительному источнику тока 9, в цепь нагрева нити б включен измеритель тока 10.

Способ осуществляется следующим об- рззом.

Включают нагрев чувствительного элемента прямым пропусканием электрического тока, измеряют падение напряжения на чувствительном элементе и определяют давление путем обработки результатов измерений, при этом осуществляют дополнительный нагрев чувствительного элемента путем контакта его с нагреваемым электрическим током дополнительным элементом, температуру которого поддерживают постоянной, или обеспечивают режим его нагрева при постоянной величине электрического тока.

Устройство работает следующим образом.

Через нить 5 (см.фиг. 1) от источника тока 7 пропускают ток, который нагревают зту нить до определенной, наперед заданной температуры (о температуре нити 5 судят путем контроля ее сопротивления, прямо пропорционально температуре). Напряжение, необходимое дли нагрева нити 5 до заданного уровня (измеряемое регистратором падения напряжения 8). по известному закону зависит от давления.

Нижний предел измерения определяется соотношением между полезным сигналом (потери подводимой мощности вызванные теплопроводностью газа) и фоновым сигналом (потеря подводимой мощности от излучения и через электрические токовводы

3).

При включении дополнительного источника тока 9 происходит нагрев нити 6. При поддержании тока источника 9 на постоянном уровне температура нити б становится

. зависимой от давления разреженного газа. Поскольку середины нити 5 и 6 жестко соединены между собой, при нагреве нити б имеет место передача части ее тепловой энергии в нить 5, что позволяет снизить фо5 новые потери подводимой к нити 5 электрической мощности через токовводы 3, а следовательно - увеличить чувствительность измерения.

Этот факт хорошо иллюстрируется гра0 фиком на фиг. 3, где дана зависимость чувствительности измерения давления с помощью нити 5 от тока нагрева нити 6. График снят на преобразователе, у которого в качестве нити 5 использовалась платино5 вая проволока диаметром 12.6 мкм и длиной 80 мм, а в качестве нити б - никелевая проволока диаметром 0,1 мм и длиной 80 мм. Преобразователь работал в режиме постоянного сопротивления нити 5 на уровне

0 11 б,5 ом, что соответствует ее температуре примерно 200°С, Чувствительность измерения (dv/dp при ) определялась по уравнению,

dv/dp H/2voS,(1)

5 выведенном из грэдуировочного уравнения теплоэлектрического преобразователя, работающего в режиме постоянной температуры:

v2 v02 + Hp/(s + p),(2)

0 где v - напряжение питания чувствительного элемента, В;

УО - напряжение питания чувствительного элемента при начальном давлении, В; р - измеряемое давление, Па;

5 н, s - коэффициенты, определяемые методом наименьших квадратов по градуиро- вочной зависимости преобразователя.

На фиг. 3 следует, что при отсутствии нагрева нити б чувствительность измерения

0 давления с помощью нити 5 составляет только 75% от той чувствительности, которую имела бы эта нить при отсутствии в конструкции преобразователя дополнительной нити 6 (эта величина дана пунктир5 ной линией). При пропускании через нить б тока чувствительность измерения увеличивается, а при нагреве нити 6 током 150 мА чувствительность измерения давления с помощью нити 5 увеличивается примерно в полтора раза.

Таким образом, предложенный способ измерения давления на основе дополнительного нагрева чувствительного элемента путем контакта его с нагреваемым электрическим током дополнительным элементом, а также устройство для осуществления данного способа обеспечивают повышение чув- ствительности при измерении низких давлений разреженного газа.

Формула изобретения 1. Способ измерения давления с помощью теплоэлектрического преобразователя, включающий нагрев чувствительного элемента преобразователя пропусканием электрического тока, измерение падения напряжения на чувствительном элементе и обработку результатов измерений, отличающийся тем. что, с целью расширения диапазона измерения в область низких давлений, осуществляют дополнительный нагрев чувствительного элемента преобразователя путем контакта его с на0

5

0

гревземым электрическим током дополнительным элементом, температуру которого поддерживают постоянной, или обеспечивают режим его нагрева при постоянной величине электрического тока.

2. Устройство для измерения давления, содержащее тепло-электрический преобразователь давления с электрическими токо- выводами, к которым прикреплены концы нити из электропроводного материала, подключенный к источнику тока и регистратору падения напряжения на нити, отличающееся тем. что, с целью повышения чувствительности, в преобразователь введена дополнительная нить из электропроводного материала, концы которой прикреплены к введенным дополнительным электрическим токовеодам, которые соединены с введенным в устройство дополнительным источником тока, при этом середины обеих нитей жестко соединены между собой, а офэ источника тока изолированы друг от друга.

Использование: изобретение относится к вакуумной технике, а именно к приборам для измерения давления разреженного газа - теплоэлектрическим вакуумметрам и может найти применение в различном вакуумном оборудовании для контроля давления в диапазоне Па. Сущность изобретения: способ измерения давления с помощью теплоэлектрического преобразователя включает нагрев чувствительного элемента преобразователя пропусканием электрического тока, измерение падения напряжения на чувствительном элементе и обработку результатов измерений, при этом осуществляют дополнительный нагрев чувствительного элемента преобразователя путем контакта его с нагреваемым электрическим током дополнительным элементом, температуру которого поддерживают постоянной, или обеспечивают режим его нагрева при постоянной величин электрического тока. Устройство для измерения давления содержит теплоэлектрический преобразователь давления 1 электрическими тоководами 3, к которым прикреплены концы нити 5 из электропроводного материала, подключенной к источнику тока 7 и регистратору падения напряжения 8, В преобразователь введена дополнительная нить 6 из электропроводного материала, концы которой прикреплены к введенным дополнительным электрическим токовводам 4. которые соединены с введенным в устройство дополнительным источником тока 9, при этом середины нитей 5 и б жестко соединены между собой, а оба источника тока 7 и 9 изолированы друг от друга. 2 с.п.ф-лы, 3 ил. (Л с 00 со о СА) о Сл

J№

o,s

ФжЗ