ЖИДКОСТНЫЙ МАНОМЕТР Советский патент 2006 года по МПК G01L7/18 

Предлагаемое изобретение относится к области средств для измерения разности давлений и может быть применено в режиме дифференциального манометра для измерения малых перепадов давления, например, при контроле герметичности агрегатов летательных аппаратов.

Известен жидкостный манометр, включающий U-образную трубку, заполненную жидкостью, например, ртутью, концы которой соединены с источниками давления (см., например, А.В.Перышкин, Н.А.Родина. "Физика". Учебник для 6-7 кл. М. 1978. с.99).

Величина перепада давления оценивается по разности высот столбов жидкости в коленах трубки, отсчитываемой по шкале, которая может быть снабжена оптическим отсчетным устройством для съема данных (см., например, авт. св. СССР №277331 от 22.07.70 г.).

Недостатком известного манометра является низкая точность отсчета, обусловленная наличием мениска, величина которого в значительной степени зависит от сорта и степени однородности стекла, температуры жидкости и других факторов.

Целью предлагаемого изобретения является повышение точности измерений.

Указанная цель достигается путем введения в состав известного манометра лазерного интерферометра, роль одного из зеркал у которого выполняет поверхность жидкости, оптически связанная со схемой интерферометра, а ось плеча интерферометра, в котором используется такое зеркало, соосна с осью колена трубки, уровень жидкости в котором измеряется. Диаметр трубки выбран настолько большим, что центральная часть поверхности жидкости горизонтальна вне зависимости от параметров мениска. В торце колена трубки установлено плоское прозрачное окно.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется фиг.1, где показана схема предлагаемого манометра.

Предлагаемый манометр содержит U-образную трубку 1, заполненную жидкостью 2, например, ртутью. В торце одного из колен U-образной трубки установлено плоское оптически прозрачное герметичное окно 3, над которым размещен светоделитель 4. Перед входом светоделителя установлен лазер 5, а на его выходах - зеркало 6 (на продолжении оси лазера) и фотоприемник 7 (на продолжении оси колена трубки), соединенный с реверсивным счетчиком 8, к выходу которого подключен индикатор 9.

Работает предлагаемый манометр следующим образом.

К открытым концам трубки 1 подключаются емкости, давление в которых сравнивается. Под воздействием этого давления жидкость 2 перемещается в трубке 1, занимая в ее коленах определенное положение, обусловленное перепадом давлений. Луч света от лазера 5 освещает поверхность жидкости 2 в колене трубки, снабженном окном 3, отражается ею и попадает на фотоприемник 7. Туда же попадает свет, отраженный зеркалом 6. Оба луча, будучи когерентными, интерферируют и образуют в направлении нормали к плоскости фотоприемника систему полос, которые при малейших перемещениях поверхности жидкости приходят в движение и перемещаются относительно фотоприемника 7. Эти перемещения регистрируются фотоприемником, обладающим чувствительностью к направлению перемещения полос, и передаются на реверсивный счетчик 8, который подсчитывает число полос переместившихся относительно оси фотоприемника 7 в том или ином направлении. Показания счетчика 8 преобразуются в численные значения разности давлений и отображаются на экране индикатора 9. Установка прибора на "нуль" производится путем освобождения концов трубки 1 и сообщения их с атмосферой.

Очевидно, что, если диаметр трубки 1 достаточно велик, мениск не будет сколь-нибудь существенно сказываться на кривизне поверхности жидкости в центре ее поверхности. Это позволит производить отсчет показаний с точностью до 0,1-0,01 длины волны лазера 5, что для HeNe лазера (λ=6328 Å) составит 63-630 Å. Это эквивалентно перепаду давлений в 6,3·10^-6 мм рт.ст. Известный прибор имеет чувствительность и точность в 10÷100 тысяч раз хуже.

Таким образом, заявляемый объект по сравнению с прототипом обеспечивает существенное повышение точности, чем и достигается поставленная цель.

Изобретение относится к области средств для измерения разности давлений и может быть применено в режиме дифференциального манометра для измерения малых перепадов давления. Сущность: манометр содержит U-образную трубку, заполненную жидкостью и отсчетное устройство в виде лазерного интерферометра. При этом его фотоприемник установлен на продолжении оси одного из колен U-образной трубки. Торец указанного колена герметично закрыт плоской оптически прозрачной крышкой. Технический результат: повышение точности измерения. 1 ил.

Жидкостный манометр, содержащий U-образную трубку, заполненную жидкостью, и отсчетное устройство, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, в нем отсчетное устройство выполнено в виде лазерного интерферометра, фотоприемник которого установлен на продолжении оси одного из колен U-образной трубки, торец которого герметично закрыт плоской оптически прозрачной крышкой.