Теплоэлектрический вакууметр

ОЮЗ СОВЕТСКИХОЦИАЛИСТИЧЕСКИХЕСПУБЛИК 78 А 6 011 21/12 ИТЕТКРЫТИЯМ ГОСУДАРСТВЕННЫЙПО ИЗОБРЕТЕНИЯМПРИ ГКНТ СССР ОБРЕТЕ ИЕ ОПИСА ехнологие с Опытнического ССР ов Р ВАКУ ние относитни и позвость прибора й. Сущность и 0 с, а- у ез с ( АВТОРСКОМУ .СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Специальное конструкторскоческое бюро по криогенной техниным производством Физико-техинститута низких, температур АН У(56) Авторское свидетельство ССМ 1599688, кл. 6 01 М 21/12, 19(57) Использование; изобретеся к вакуумметрам типа "Пираляет повысить чувствительнопри измерении малых давлени Изобретение относится к устройствам для измерения давления газовых сред, в частности к приборам Пирани, основанным на зависимости теплопроводности разреженныхх газов от давления и является дополнительным к авт.св, М 1599688,В теплозлектрическом вакуумметре по основной заявке чувствительный элемент включен последовательно с первым резистором между общим проводом и выходом усилителя, соединенным с первым входом аналогового умножителя напряжений, вы-. ход которого соединен с первым входом усилителя, второй вход которого соединен с общей точкой первого резистора и чувствительного элемента. Резистор температурной компенсации в данном устройстве выполнен в виде цепочки.из трех последовательно соединенных резисторов; постоянного, с линейкой и с квадратичной температурной изобретения заключается в том, что вакуум. метр дополнительно снабжен резистором тепловой компенсации третьим резистором, вторым усилителем и вторым умножителем напряжений. Использование второго умножителя для преобразования сигнала температурной компенсации в сигнал, задающий нагрев резистора тепловой компенсации, и размещение жидкости на элементе крепления чувствительного элемента позволяет обеспечить равенство температур резистора тепловой компенсации и чувствительного элемента и уменьшить постоянную составляющую тепловых потерь чувствительного элемента по элементам крепления, что обеспечивает увеличение чувствительности. 1 ил,зависимостями со вторым резистором между общим проводом и выходом источника опорного напряжения, соединенным со вторым входом уплотнителя напряжений, причем общая точка резистора температурной компенсации и второго резистора, соед - ненная с третьим входом умножителя н пряжений, и выход усилителя чер сумматор связаныс индикатором, В данном устройстве обеспечивается режим постоянного перегрева чувствительного элемента по отношению к корпусу и его независимость от температуры последнего,Недостатком устройства является пониженная чувствительность в области малых измеряемых давлений, обусловленная наличием тепловой связи чувствительного элемента с корпусом по элементам крепления и связанных с ней тепловых потерь чувствительного элемента, не зависящих от измеряемого давления.Цель изобретения - повышение чувствительности в области малых измеряемых давлений путем уменьшения тепловых потерь чувствительного элемента по элементам крепления,Эта цель достигается тем, что в тепло- электрический вакуумметр, содержащий чувствительный элемент, включенный последовательно с первым резистором между общим проводом и выходом усилителя, соединенным с первым входом аналоговогоумножителя напряжений, выход которого соединен с первым входом усилителя, второй вход которого соединен с общей точкой первого резистора и чувствительного элемента, резистор температурной компенсации, выполненный в виде цепочки из трех последовательно соединенных резисторов: постоянного, с линейной и квадратичной температурной зависимостями, включенный последовательно со вторым резистором между общим проводом и выходом источника опорного напряжения, соединенным со вторым входом умножителя напряжений, причем общая точка резистора температурной компенсации и второго резистора, соединенная с третьим входом умножителя напряжений, и выход усилителя через сумматор связаны с индикатором, дополнительно введены резистор тепловой компенсации, третий резистор, второй уси, литель и второй аналоговый умножитель напряжений, при этом резистор тепловой компенсации включен последовательно с третьим резистором между общим проводом и выходом второго усилителя, который соединен с первым входом второго аналогового умножителя напряжений, подключенного выходом к первому входу второго усилителя, второй вход которого подсоединен к общей точке третьего резистора тепловой компенсации, при этом второй вход второго умножителя напряжений соединен с выходом источника опорного напряжения, а его третий вход с общей точкой второго резистора и резистора температурной компенсации,На чертеже приведена схема тепло- электрического вакуумметра,Теплоэлектрический вакуумметр содержит корпус 1 с расположенным на нем элементом 2 крепления чувствительного элемента 3, соединенного последовательно с первым р:эистором 4 между выходом усилителд 5 и Общим проводом 6, Гервьгг 1 г гход ;ОГ;лителя 5 подклюг 1 ен к Гочке соедиггг.ния Ггеф;ГОГО рЕЗИСТООЭ " И гуест ВЫГЕЛЬНОг О ЭагЭ ГЛ ,Чта 3. РЕЗО . ф;., 71 г".,г .Га Гурпгэй яг 4 ПГ П сации состоит из трех последовательно соединенных резистооов; постоянного 8, с линейной 9 и квадратичной 10 температурнымизависимостями и соединен последователь 5 но со вторым резистором 11 общим проводом 6 и выходом источника 12 опорногонапряжения. Резистор 13 тепловой компенсации размещен на элементе крепления 2между корпусом 1 и чувствительным эле 10 ментом 3 и соединен последовательно стретьим резистором 14 между общим проводом 6 и выходом второго усилителя 15. Выход усилителя 5 соединен с первым входоманалогового умножителя напряжений 16 и15 входом сумматора 17, Выход второго усилителя 15 соединен с первым входом второгоаналогового умножителя напряжений 18.Выход источника 12 соединен со вторымивходами умножителей 16 и 18 напряжения,20 Общая точка второго резистора и резистора7 температурной компенсации подключенак третьим входам умножителей 16 и 18 и ковторому входу сумматора 17, выход которого соединен с индикатором 19,25 Теплоэлектрический вакуумметр работает следующим образом.Выходное напряжение усилителя 5, определяющее нагрев и сопротивление чувствительного элемента 3, устанавливается30 таким образом, чтобы напряжение на его входахбыло равно:016 = 05 ВЗ/(ВЗ+ 84) (1)35 где 016 - выходное напряжение умножителя 16;05 - выходное напряжение усилителя 5; Вз - сопротивление чувствительногоэлемента 3;40 84 - сопротивление резистора 4.Напряжение на резисторе 7 температурной компенсации и выходное напряжение усилителя 5 определяют выходное напряжение умножителя 16;45016 = 01287/(87+ 811)05/012, (2)где 012 - выходное напряжение источника опорного напряжения;50 87 и 811 - сопротивления резисторов 7 и 11 соответственно. Из (1) и 2) следует:87/(87+811)=ВЗ/(83+84),55откуда сопротивление чувствительного элемента 3, устанавливающееся при нагреве, равно;83 = 8784/811 (4)1786378 Яз =ЮВи/Я 11,(5) 1.0 Выходное напряжение усилителя 15, определяющее нагрев и сопротивление резистора 13 тепловой компенсации, также зависит от сопротивления резистора 7 температурной компенсации. По аналогии с(1) - 5 (4) сопротивление резистора 13 тепловой компенсации, устанавливающееся при нагреве, равно: где В 14 - сопротивление резистора 14.Из (4) и (5) следует, что при соответствующем выборе сопротивлений резисторов 4 и 14 разность температур чувствительного 15 элемента 3 и резистора 13 тепловой компенсации может быть установлена и поддерживаться равной нулю во всем диапазоне рабочих температур устройства, При этом вследствие нагрева элемента крепления 2 20 резистором 13 тепловой компенсации до температуры чувствительного элемента 3 на участке элемента крепления 2 между чувствительным элементом 3 и резистором 13 тепловой компенсации образуется изотер мическая зона и составляющая тепловых потерь чувствительного элемента 3 по элементу крепления 2 практически исключается, что сопровождается ростом относительной чувствительности Я устройства, особенно в 30 области малых измеряемых давлений. Покажем это. Выразим относительную чувствительностьь формулой: Я-(1/Ю )б Я /бР, (6) 35 где Ю - суммарные тепловые потери чувствительного элемента 3;Р - измеряемое давление,Суммарные тепловые потери Иl, складываются из потерь Юр за счет теплообмена с газовой средой, зависящих от измеряемого давления и тепловых потерь И/р по элементам крепления, не зависящих от давления, т.е. ЧЧ = Вlг + Йо. (7) Тогда: Я = (1/(ЧЧо+ ЧЧР д ЮР/бР. (8) Из (8) следует, что значительное снижение Юо сопровождается повышением относительной чувствительности Я устройства. Это подтверждает достижение положительного эффекта. Формула изобретения Теплоэлектрический вакуумметр по авт.св, В 1599688, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью увеличения чувствительности в области малых измеряемых давлений, он дополнительно снабжен резистором тепловой компенсации, третьим резистором, вторым усилителем и вторым аналоговым умножителем напряжений, при этом резистор тепловой компенсации включен последовательно с третьим резистором между общим проводом и выходом второго усилителя, который соединен с первым входом второго аналогового умножителя напряжений, подклЮченного выходом к первому входу второго усилителявторой вход которого подсоединен к общей точке третьего резистора и резистора тепловой компенсации, при этом второй вход второго умножителя напряжений соединен с выходом источника опорного напряжения, а его третий вход - с общей точкой второго резистора и резистора температурной компенсации,1786378 Составитель Н.АлександровскаяТехред М,Моргентал Корректор С.Патрушев Редактор С:Рожков роиэводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 1 каэ 242 ВНИИ О Тиражосу 3 Ьрственного комитет 113035, Москва, Ж Подписноео изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР5, Раушская наб 4/5