ВАКУУММЕТР Советский патент 1968 года по МПК G01L21/34 

Известные устройства для измерения давлений с помощью ионизационных манометрических ламп с холодным катодом, в которых мерой давления служит частота релаксационных колебаний, предназначены для измерения давлений до 10^-2 мм. рт.ст. При дальнейшем понижении давления газовой разряд переходит в непрерывный.

Предложенный вакуумметр, содержащий манометрическую лампу и измерительную схему с источником питания, обеспечивает измерение давления до 10^-6 мм. рт.ст. Эго достигается тем, что к выходу предварительного усилителя через ступень с общим анодом подключен тиратрон, управляющий переключателем, установленным в анодной цепи манометрической лампы, к одному из контактов которого присоединен блок питания с последовательно включенным защитным сопротивлением, а к другому - с параллельно включенным конденсатором.

Логарифмическая зависимость ионного тока от давления может быть достигнута благодаря тому, что выход ступени с общим анодом соединен с блоком питания.

На чертеже изображена схема описываемого вакуумметра.

К началу измерения на выходе регулируемого источника высокого напряжения 1 имеется максимально, возможное напряжение, являющееся рабочим, которое через сопротивление 2 и конденсатор при положении а выключателя 4 приложено к измерительной лампе 5.

Если давление в измерительной лампе 5 больше 10^-2 мм. рт.ст., то возникают релаксационные колебания, частота которых зависит от давления газа. Через измерительное сопротивление 6 импульсы напряжения подаются на предварительный усилитель 7 и усиливаются. Эти усиленные импульсы управляют ступенью 8 с общим анодом, сигнал с которого через интегрирующее звено в компенсационном устройстве 9 отклоняет стрелку индикаторного прибора 10.

Для повышения чувствительности целесообразно производить компенсацию напряжения на интегрирующем звене при определенном давлении с помощью опорного напряжения. Индикаторный прибор 10 будет измерять в таком случае разность выходного напряжения и опорного.

В качестве индикатора может быть использовано любое устройство для измерения частоты или счетное устройство. Выходной сигнал ступени 8 с общим анодом одновременно управляет блоком автоматики 11. Высокое напряжение в блоке питания получают с помощью генератора высокой частоты таким образом, чтобы высокочастотные колебания трансформировались в полосовом фильтре до желаемого напряжения и выпрямлялись. Высоким напряжением можно управлять путем изменения напряжения на экранной сетке генераторной лампы. Для управления рабочим напряжением, получаемым с помощью высокой частоты, можно использовать в этом диапазоне выходной сигнал ступени 8 с общим анодом или твердое напряжение на экранирующей сетке.

Если давление в измерительной лампе 5 опускается ниже 10^-2, то срабатывает блок автоматики, управляемый через сопротивление 6 и предварительный усилитель 7, а также ступень 8 с общим анодом. Выключатель 4 переключается в положение б. При этом положении переключателя высокое напряжение прикладывается к измерительной лампе 5 через защитное сопротивление 12, а так как отсутствует конденсатор 3, в ней не могут возникать релаксационные колебания.

Измерительная лампа 5 в таком случае работает как обычный ионизационный манометр с холодным катодом, причем ионный ток на измерительном сопротивлении 6 вызывает по закону Ома падение напряжения, которое производят после усиления предварительным усилителем 7 сигнал на ступени 8 с общим анодом.

Измерение осуществляется вновь с помощью компенсационного устройства 9, но без интегрирующего элемента. Сигнал ступени 8 с общим анодом управляет, таким образом, источником высокого напряжения 1, чем достигается действенное ограничение тока, вызываемое рабочим напряжением, уменьшенным регулировкой, без сколько-нибудь заметного влияния на эталонную кривую и сохраняется зависимость давления от ионного тока. Подбором характера регулировки достигают логарифмическую зависимость ионного тока от давления в диапазоне 10^-2 до 10 мм. рт.ст.

Блок автоматики 11 выполнен так, чтобы при отключении прибора переключатель всегда вставал в положение а. Благодаря этому измерение давления начинают в области более высоких давлений.

Для осуществления переключения обоих способов измерения при достижении границы давления выходной сигнал схемы усиления, состоящей из усилителя и ступени с общим анодом, приводит в действие коммутационный элемент, преимущественно тиратрон с реле так, что он включает этот элемент при уменьшении или превышении установленного значения напряжения на ступени с общим анодом.

1. Вакуумметр, содержащий манометрическую лампу, состоящую из стержневого анода, расположенного вдоль оси цилиндрического катода, блок питания и конденсатор, присоединенные параллельно ее электродам, и измерительную схему с предварительным усилителем, интегратором и индикатором, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона измерения, к выходу предварительного усилителя через ступень с общим анодом подключен тиратрон, управляющий переключателем, установленным в анодной цепи манометрической лампы, к одному из контактов которого присоединен блок питания с последовательно включенным защитным сопротивлением, а к другому - с параллельно включенным конденсатором.

2. Вакуумметр по п. 1, отличающийся тем, что, с целью возможности получения логарифмической зависимости ионного тока от давления, выход ступени с общим анодом соединен с блоком питания.