Магниторазрядный способ измерения давления

(9) (1) 4(51) С 01 1. 21 ГОСУД САНИЕ ИЗОБРЕТ О т ю зопасзмеренийзажигаскольастоты 1,Ц". 1-1 СССР 1975. СССР энипри ект ольнии фзникн В та в торн о ставляющуюе которой АРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР АМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ ВтоСКОМу свиДя(71) Физико-техническйй институтнизких температур АН УССР(54)(57) ИАГНИтОРАЗРЯЛИЫИ СдосоИЗИЕРЕЯИЯ ДАВЛКНИЯ путем измерения.разрядного тока, возникающего вэлектрическом и магнитном поляхпри одновременной подаче переменногосинусоидального и постоянного напряжений на электроды датчика,ч а ю щ и й с я тем, что сулучшения условий техники бености и повышения точности иза счет снижения напряженияния и поддержания разряда,эуют переменное напряжение чкоторую выбирают иэ условия дев ;среднее время рона в разряде шем измеряемом) - граничная част вения мультипа секта,измеряют постоянную онного тока, по велич удят о давлении,11505 0 11 с 1 Изобретение относится к вакуумной технике и может найти примененпе для измерения давления в лабораторных и промышленных вакуумных установках, снабженных магниторазрядными датчиками давления, в бортовыхустройствах измерения давления космических летательных аппаратов, атакже для измерения давления остаточных газов в отпаянных электровакуумных приборах.Известен способ измерения давления с помощью магниторазрядного вакуумметра, Иагниторазрядный вакуумметр представляет собой систему 15электродов (анод и холодный катод),расположенную в герметичном баллонемежду полюсами магнита, Баллон присоедийяют к вакуумному объему, давление в котором необходимо измерить, 20а между электродами прикладывают постоянное высокое напряжение (от 800до нескольких тысяч вольт). Ток разряда при постоянном напряжении и магнитном поле однозначно зависит от дав- . 25ленин, В разрядную цепь включают микроамперметр постоянного тока, которыйможет быть проградуирован непосредственно в единицах давленияМагниторазрядный способ измерениядавления пригоден для измерения в-Фшироком диапазоне давлений 110 торр,обладает высокой чувствительностью,однако требует применения высоковольтного источника питания со значитель-35ной массой, Кроме того, такой способхарактеризуется невысокой точностью,а датчик манометра в системах, откачиваемых масляными насосами, неустойчив к загрязнению парами органическихвеществ,Известен также способ определения вакуума с помбщью магниторазрядных манометров на переменном напряжении, причем определение вакуума 45 ведут по переменной составляющей тока. Способ отличается повышенной устойчивостью к замасливанию датчика и позволяет контролировать степень его загрязнения, измеряют отдельно 50 ток при каждой полярности переменного напряжения 2 .Однако погасание разряда при смене полярности напряжения приводит к нестабильности времени его горения 55 эа счет флуктуаций момента зажигания, а следовательно, к снижению точности измерения. Кроме того, для 06 2проведения измерений требуется высоковольтный трансформатор,Наиболее близким к предлагаемомуявляется способ измерения давлениямагниторазрядным преобразователем,в котором для зажигания разряда подают совместно переменное и постоянное напряжение. Постоянное поддержание разряда за счет приложенного кодному из электродов постоянного напряжения исключает нестабильностьвремени его горения, что повышаетточность измерений и расширяет диапазон давлений, в котором можнопроводить измерения, а изменение полярности других электродов обеспечивает их поочередную очистку ионнойбомбардировкой Я .Недостатком указанного способаявляется необходимость применениявысоких питающих напряжений, Высокоенапряжение - источник повышеннойопасности для обслуживающего персонала. Кроме того, за счет высокогонапряжения ионы приобретают значительную энергию и, бомбардируя электроды, вызывают интенсивное их рас-.пыление, приводящее к откачивающемудействию манометра, что понижаетточность измерений.Цель изобретения - улучшение условий техники безопасности и повышения точности измерений за счет снижения напряжения зажигания и поддержания разряда.Укаэанная цель достигается тем,что согласно способу измерения давления, заключающемуся в измеренииразрядного тока, возникающего вэлектрическом и магнитном полях приодновременной подаче на электродыдатчика переменного синусоидальногопостоянного напряжения, используютпеременное напряжение частот Йкоторую выбирают из условия где- среднее время жизни электро-на в разряде при наибольшемизмеряемом давлении;- граничная частота возникновения мую 1 ьтипакторного эффекта,и измеряют постоянную составляющуюионного тока, по величине которойсудят о давлении,1150506 Составитель А. ЗосимовТехред А.Бабинец Корректор Л. Пилипенко Редактор О. Колесникова Заказ 2132 Д 1 Тираж 897ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5 Подписное Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4 3В высокочастотном поле за счетсмены направления перемещения электронов поперек магнитного поля завремя, меньшее времени их жизни приразряде в постоянном поле, электроны производят ионизацию, постояннооставаясь в области разряда, таккак исключается их направленное перемещение, При этом разряд можетподдерживаться и без электронов,эмиттированных электродами в результате вторичной ионно-электроннойэмиссии, В результате значительнаяэнергия ионов, которая требуетсядля получения эмиссии становитсяненужной, что позволяет снизить напряжение питания.Выбор частоты меньше порога возникновения мультипакторного эффектапозволяет исключить влияние нарастающей вторичной электрон-электроннойэмиссии на разрядный ток и регистрировать в разряде только ионный ток(возникающий за счет ионизации остаточного газа).25Однако при увеличении частотыувеличивается емкостная составляющая тока, которая становится больше разрядного тока, поэтому измерение давления в этом случае следуетвести до постоянной составляющейионного тока разряда,Предлагаемый способ осуществленс помощью двуханодного магниторазряд,ного датчика. Высокочастотные напряжения 24 В на частоте 8 мГц .в противофазе прикладывают к анодам датчика.Одновременно подают постоянное напряжение 80 В между каждым из анодов.и общим катодом, Измеряют постоянный40ток в цепи катода, служащего коллекторои ионов. Разряд устойчиво загорается.и поддерживается в области давленийазота 2 10- - 10торр, сохраняялинейность зависимости тока от давления. 4редлагаемый способ таким образом позволяет снизить напряжение питания датчика с 2500 до 80 В при высокочастотном напряжении между анодами 48 В. Примененные для питания датчики напряжения не представляют существенной опасности для обслуживающего персонала, что позволит исключить высоковольтную блокировку и снизить требования к качеству изоляции при одновременном улучшении условий безопасности,Рабочее нарряжение на анодах магниторазрядного датчика при подаче высокочастотного напряжения сравнимо с напряжением (100-200 В) на анодах электронных ионизационных манометров с накаленным катодом. Уменьшение напряжения приводит к уменьшению откачивающего действия и повышению точности измерения до уровня точности электронных ионизационных манометров, т,е. с 20-100 до 5-503 в зависимости от измеряемого давления. Кроме того способ позволит исклк- чить из схемы вакуумметра высоковольтный повышающий трансформатор, имеющий значительные размеры и вес. Высокочастотный генератор в этом случае с учетом увеличения напряже-. ния в резонансном колебательном контуре может быть собран на одном высокочастотном транзисторе и имеет размеры и вес много меньше, чем высоковольтный трансформатор, а также и меньшее энергопотребление. Это дает возможность создать портативный вакуумметр с автономным питанием. Магнитная индукция может быть уменьшена примерно в два раза, за счет чего возможно уменьшение веса, размеров и магнитного,.поля. рассеяния.