411335

О П И С А Н И Е 4 И 33ИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВйдЕТЕДЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республикависимое от ав ая вл с по 02, Х 11,етельства Кл. С 011 27/О 71 ( 1720372/18-1 с присоединением заявкиПриоритетОпубликовано 15,1.1974, БюллетеньДата опубликования описания 17 Х.1974 осударственныи камитеСонета Министров СССРаа делам изааретенийи открытий 1,787(088,8 АвторизобретенаЗаявитель Б. Н. Рузин пециальное конструкторское бюро аналитического приборостроени АН СССРСПОСОБ КАЛИБРОВКИ МИКРОМЛН Изобретение относится к вакуумной технике, в частности к мембранно-емкостным микроманометрам и может быть использовано при цх калибровке.Известный способ калибровки микромано метров предусматривает сравнение показаний калибруемого манометра с отсчетом давления по компрессионному манометру типа МакЛеода, В связи со сложностью конструкции, неудобством в эксплуатации и наличием от крытых поверхностей ртути манометры МакЛеода не нашли широкого применения и имеются только в специализированных организациях. В связи с этим калибровка микроманометра связана с демонтажом его с работаю шей установки и перевозкой в специализированную организацию. Это усложняет процесс калибровки, В то же время микроманометр нуждается в калибровке в процессе эксплуатации всякий раз при смене мембраны, измене ции температуры датчика и периодически во времени.Целью изобретения является обеспечение возможности калибровки микромацометра в процессе эксплуатации без использования эта лонного манометра, т. е. упрощение процесса калибровки. Это достигается тем, что сначала выравнивают давление в обеих полостях датчика, балансируют мостовую схему изменением емкости в смежном с датчиком плече мо- ЗО стовои схемы, увеличивают электрическую емкость датчика, вторично балансируют мостовую схему изменением емкости в противоположном датчику плече мостовои схемы и по величине изменения этой емкости определяют постоянную микроманометра.Блок-схема микромацометра, реализующая этот способ изображена ца чертеже.На чертеже приняты следующие обозначения: 1 - мостовая схема; 1 - датчик микроманометра с емкостью С; 2 - усилитель сигнала разбалапса мостовои схемы; 3 - синхронный детектор; 4 - генератор переменного напряжения; 5 - источник напряжения компенсации; 6 - блок питания; 7 - индикаторный прибор; С - конденсатор постоянной емкости в противоположном, по отношению к датчику 1, плече мостовой схемы; С. - конденсатор постоянной емкости в плече мостовой схемы, включенный последовательно с датчиком 1; Сз - конденсатор постоянной емкости в смежном с датчиком 1 плече мостовой схемы; С, и С, - переменные подстрочные конденсаторы в смежном с датчиком 1 плече мостовой схемы; ЛС - конденсатор постоянной емкости; ЛС, - конденсатор переменной емкости; К - ключ; 8 - микрометрическое устройство для плавной регулировки емкости ЛС с лимбам, оцифрованным в единицах, пропорциональных постоянной К микромацометра,5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 Датчик 1 микроманометра представляет собой две герметичные камеры, разделенные металлической мембраной. В одной из камер, параллельно плоскости мембраны располагается неподвижный электрод, образующий с мембраной емкость С включенную в мостовую схему. Разность давлений в измерительной и сравнительной камерах обуславливает прогиб мембраны и вызывает связанное с этим изменение емкости Сд. Изменение емкости С. приводит к разбалансу мостовой схемы и появлению выходного сигнала, который после усиления и детектирования вызывает отклонение стрелки индикаторного прибора 7. Начальный прогиб мембраны компенсируется за счет сил электростатического взаимодействия путем подачи компенсирующего напряжения с выхода источника 5 между мембраной и электродом датчика 1. При этом исчезает сигнал разбаланса мостовой схемы и стрелка индикаторного прибора 7 устанавливается на нулевое положение. Разность давлений в камерах датчика 1 ЛР определяют из выражения:Р = уф С,/2 е К, = КУ, 1 где ЛР - разность давлений в измерительнойи сравнительной камерах датчика 1;У - напряжение компенсации;С - емкость датчика 1;в - диэлектрическая постоянная;Л - радиус неподвижного электрода;К - постоянная микромапометра.Из выражения (1) видно, что постоянная К мпкромацометра зависит от величины емкости С, датчика . Очевидно, что, зная в каждый данный момент емкость С,датчика 1, можно определить постоянную микроманометра 1(. Для определения емкости С датчика 1 уравнивают давление с обеих сторон мембраны ц производят балансировку мостовой схемы с помощью емкости, расположенной в смежном = датчиком 1 плече мостовой схемы. Затем параллельно датчику 1 подсоединяют постоянную емкость ЛС и изменением емкости ЛС, в противоположном датчику 1 плече моста снова пооизводят балансировку мостовой схемы. При этом величина изменения этой емкости 1 ЛС 1) пропорциональна постоянной микромацометра 1 К).Возможность электрической калибровки мпкроманометра обеспечивается тем, что в измерительную мостовую схему прибора введены дополнительные емкости ЛС и ЛСь ключ К ц микрометрическое устройство 8 для изменения емкости ЛС, с лцмбом, оцифрованным в величинах постоянной К микроманометра. Исходя из основного уравнения 11) и уравнения баланса мостовой схемыС.=С,- ЛС2дс,можно показать, что, если сбалансировать мостовую схему 1 с помощью емкостей С(грубая балансировка) и С, 1 тонкая балансировка), затем подсоединить параллельно датчику 41 емкость ЛС и снова сбалансировать мостовую схему с помощью емкости ЛСь то при постоянных величинах емкостей С 2, С, величина изменения емкости ЛС, непосредственно связана с величиной емкости С датчика 1.На практике, в связи с наличием фазовых искажений, трудно получить идеальную балансировку мостовой схемы, поэтому при первичной калибровке микромацометра сцимакп характеристику: ЛС - величина изменения емкости ЛС, в противоположном датчику 1 плече мостовой схемы.Принимая во внимание выражение 11) имеем К=,(С,) = 1 ЛС,),что позволяет проградуировать шкалу, связанную с изменением емкости ЛС, непосредственно в величинах постоянной микромацометра К.Изменение емкости ЛС, осуществляют с помощью перемещения микрометрнческого устройства 8, шкала которого калцбруется в единицах, пропорциональных постоянной микро- манометра К.В процессе эксплуатации калибровка микро- манометра производится в следующей последовательности: выравнивают давление в обеих плоскостях датчика 1; балансируют мостовую схему с помощью емкос 1 ей С, и С.,;с помощью переключателя К параллельно датчикуподсоединяют емкость ЛС; производят балансировку мостовой схемы с помощью емкости ЛС 1; определяют постоянную микромаиометра К по специально проградуироваццой шкале, связанной с изменением емкости (бе ется отчет по лимбу микрометрического устройства 8). Момент баланса мостовой схемы определяется по индикаторному прибору 7.С целью повышения точности калибровки, емкость в плече моста, противоположном датчику 1 выполняют в виде постоянной емкости С и переменной добавки к ней ЛСь Погрешность калибровки зависит от стабильности емкостей С,; ЛС, С 2 и ЛС и может быть сделана весьма малой. Предмет изобретен пяСпособ калибровки микромацометра, содержащего включеицьш в мостовую схему мембрапцо-емкостный датчик, выполненный в виде герметичной камеры, разделенной мембраной ца две полости, отличающийся тем, что, с целью упрощения процесса калибровки, выравнивают давление в обеих полостях датчика, балансируют мостовую схему изменением емкости в смежном с датчиком плече мостовой схемы, увеличивают электрическую емкость датчика, вторично балансируют мос;овую схему изменением емкости в противоположном датчику плече мостовой схемы, и по величине изменения этой емкости определяют постоянную микромацометра.411335 Составитель О, ПолевРедактор М. Андреева Техред Т. Ускова Корректор Н Заказ 1121715ЦНИИ Подписнов СССР ипография, пр. Сапунова,сГ Изд.1157 осударственного по делам изо Москва Ж.35