ТЕПЛОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ВАКУУММЕТР Советский патент 1971 года по МПК G01L21/10 

Изобретение относится к приборам, измеряющим низкие давления, и в частности к теплоэлектрическим вакуумметрам, и может быть использовано при измерении низких давлений с повышенной точностью. Известны теплоэлектрические вакуумметры, содержащие манометрический преобразователь, работающий в режиме постоянной температуры, мостовую измерительную схему, генератор-усилитель и регистрирующий прибор, присоединенный через переменный резистор к манометрическому преобразователю. Однако они обладают значительной погрешностью измерений особенно в области низких давлений. Известно, что принцин действия вакуумметра основан на зависимости теплопроводности газа от давления. В режиме постоянной температуры нити манометрического преобразователя зависимость напряжения питания нити от давления выражается: где V - напряжение питания нити; Р -давление; Uo - напряжение питаяия манометрического преобразователя, соответствующее теплопроводу от нити на излучение и по токовводам. Из уравнения (1) получаем: при и при Р - 00 Yh + ul (2) При давлениях выше 100 мм рт. ст. напряжение иитания нити практически не изменяется с давлением. Перед работой каждого вакуумметра производят каЛИбровку манометрического преобразователя, которая состоит в том, что при атмосферном давлении устанавливают стрелку регистрирующего прибора на конец щкалы и снимают градуировочную кривую преобразователя /(Я) (фиг. 2 кривая 1). Применение калибровки при высоких давлениях позволяет индивидуальные кривые всех манометрических преобразователей с их реальным разбросом параметров h, S я UQ связать в одной точке - при атмосферном давлении. Все индивидуальные градуировочные кривые начинаются в общей точке, соответствующей 100% отсчету регистрирующим прибором при давлении 760 мм рт. ст. и расходятся веером из нее к своим значениям t/o. погрешности :измере ия давления и тем большей, чем ниже давление. Кривая относительно ошибки измерения давления (- f(- V / Л ч t/ш при условно выбранном значении ,l в и других параметрах f/o 0,32 в, /1 48,962 82 5 5 мм рт. ст., характерных для манометрического преобразователя МТ-6 в режиме вакуумметра ВСБ-1 показана на фиг. 2. ДЯ При давлении мм рт. ст. /о, пр.и давлении мм рт. ст. отсчет давления может быть завышен в 15 раз (при отклонении на 0,1 в от номинального значения). При условии допустимости разброса значения t/o на 0,1 б вакуумметр не способен измерять давления ниже мм рт. ст. Манометрические преобразователи, у которых с течением времени L/o отклонилось выше определенного предела, должны отбраковываться. С целью повышения точности измерения давления в предлагаемом устройстве последовательно с регистрируюш,им прибором включен постоянный резистор, параллельно которому подключена цепочка из соединенных последовательно источника постоянного напряжения и дополнительного переменного резистора. Благодаря этому создается возможность «связать градуировочные кривые всех манометрических преобразователей не в одной точке при атмосферном давлении, а в двух точках при атмосферном давлении и нулевом давлении (на один-два порядка более низком, нежели наименьший возможный отсчет давления регистрируюш;им прибором). Тогда веерообразный разброс градуировочных кривых манометрических преобразователей можно свести к кривым с более узкой полосой, ограниченной кривой, подобной гистерезисной. При этом такая дополнительная калибровка преобразователей При нулевом давлении не влияет на калибровку при атмосферном давлении. На фиг. 1 изображена принципиальная схема вакуумметра; на фиг. 2 - градуировочные кривые вакуумметров и графики относительных ошибок измерения давления; на фиг. 3 - градуировочные кривые манометрического преобразователя МТ-6 с очувствлением на краях диапазона. Вакуумметр содержит манометрический преобразователь 1, включенный в плечо мостовой измерительной схемы 2, к диагоналям которой подключен генератор-усилитель 3 и регистрирующий прибор 4, включенный параллельно ,преобразо;вателю. подключена цепочка из соединенных последовательно источника 7 постоянного напряжения и дополнительного переменного резистора 8. В одну из диагоналей моста подается напряжение питания моста от генератора-усилителя, с другой снимается сигнал разбаланса моста при изменении давления, который подается на генератор-усилитель. Этот сигнал является сигналом обратной связи на изменение мош,ности питания моста. Напряжение питания манометрического преобразователя является мерой давлепия. Выходной сигнал, зависяш,ий от давления, снимается непосредственно с манометрического преобразователя и регистрируется регистрирующим прибором. Переменный резистор 5 служит для калибровки преобразователя при атмосферном давлении, а резистор 8 - при «нулевом давлении. К постоянному резистору 6 наряду с током измеряемого сигнала проходит ток от дополнительного источника напрял ения 7. Величина этого тока устанавливается резистором 8. Э.д.с. источника 7 выбирается рапной падению напряжения на резисторе 6 при измерении максимального напряжения (при атмосферном давлении) « 6(3) При работе с вакуумметром сначала проводят калибровку при атмосферном давлении. С помощью резистора 5 стрелку регистрирующего прибора 4 устанавливают на конец шкалы. Затем при низких давлениях (ниже 10 мм рт. ст.) производят калибровку нуля. Изменением сопротивления резистора 8 стрелка регистрирующего прибора 4 устанавливается на ноль шкалы. При этом по резистору 6 течет такой ток, который создает на ней падение напряжения, равное значению Lo для калибруемого преобразователя 1: Тока в цепи регистрирующего прибора 4 нет. Корректировка нуля установкой большего или меньшего значения сопротивления резистора 8 не влияет на калибровку прибора, проведенную при атмосферном давлении, не сбивает ее. Какое ни было бы значение сонротив.тения резистора 8, при атмосферном давлении через регистрирующий прибор идет максимальный ток /ш, создающий на резисторе 6 падение напряжения, равное напряжению дополнительного источника напряжения 7. Ток по резистору 8 не идет, поскольку нет разности потенциалов на нем. На фиг. 2 показана зависимость напряжения питания манометрического преобразователя МТ-6, откалиброванного в двух точках от давления (Р) (кривая 2).

/АР

мерения давления ( - вакуумметром, откаV

либрованным с помощью дополнительной схемы в двух точках на много меньше и изменяется от 1,340/0 (Р оо) до 270/0 (). Калибровка преобразователей в двух точках позволяет путем растяжки участков кривой 2 с малой крутизной изменения сигнала по давлению расширить общий диапазон измеряемых давлений. На участке низких давлений расширение диапазона измеряемых давлений можно получить путем повышения чувствительности измерения выходного сигнала. На участках высоких давлений расширение диапазона может быть достигнуто путем компенсации относительно большого сигнала (80- 90% от максимального).

Градуировочная кривая манометрического преобразователя МТ-6 с компенсацией в двух точках и растяжкой участков диапазона показана на фиг. 3.

Таким образом, с помощью компенсации до нулевого значения начального отсчета, не зависящего от давления, снижается погрешность измерения давления и появляется возможность расширения диапазона измеряемых давлений.

Предмет изобретения

Теплоэлектрический вакуумметр, содержащий манометрический преобразователь, работающий в режиме постоянной температуры, включенный в плечо измерительной мостовой схемы и регистрирующий прибор, присоединенный через переменный резистор к манометрическому преобразователю, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, последовательно с регистрирующим прибором включен постоянный резистор, параллельно которому подключена цепочка из соединенных последовательно источника постоянного напряжения и дополнительного переменного резистора. .

UP./

P при Uc,--O,W

10 20 JO 4ff 50 60 70 SO 9O ШО

0,J (12 0 O/f 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 ,O

(//Lfm Риг 2

P,MM pm.cm.

ЮОО

0,1 0,2 0,3 0, 0,5 0,6 0,7

т

Фиг.З