Способ измерения давления и устройство для его осуществления

СОЮЗ СОВГТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 01 Е 21/1 ПАТЕ Н обьединен сокоГО Вак ДАВЛЕ СУЩЕС Я И ЛЕГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВедОмстВО сссР(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯУСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО О(57) Использование: изобретение относится к вакуумной технике, а именно к приборам для измерения давления разреженного газа - теплоэлектрическим вакуумметрам и может найти применение в различном вакуумном оборудовании 5 для контроля давления в диапазоне 10 2-10 Па. Сущность изобретения: способ измерения давления с помощью теплоэлектрического преобразователя включает нагрев чувствительного элемента преобразователя пропусканием электрического тока, измерение падения напряжения О. 183013 на чувствительном элементе и обработку результатов измерений, при этом осуществляют дополнительный нагрев чувствительного элемента преобразователя путем контакта его с нагреваемым электрическим током дополнительным элементом, температуру которого поддерживают постоянной, или обеспечивают режим его нагрева при постоянной величин электрического тока. Устройство для измерения давления содержит теплоэлектрический преобразователь давления 1 электрическими тоководами 3, к которым прикреплены концы нити 5 из электропроводного материала, подключенной к источнику тока 7 и регистратору падения напряжения 8, В преобразователь введена дополнительная нить б из электро- проводного материала, концы которой прикреплены к введенным дополнительным электрическим токовводэм 4, которь 1 е соединены с введенным в устройство дополнительным источником тока 9, при этом середины нитей 5 и б жестко соединены между собой, а оба источника тока 7 и 9 изолированы друг от друга, 2 с.п,ф-лы, 3 ил.Изобретение относится к вакуумной технике, а именно к теплоэлектрическим вакуумметрам, предназначенным для измерения давления разреженного газа, и может найти применение в различном вакуумном оборудовании для контроля давления в диапазоне 10 -10 Па.Целью изобретения является повышение чуьствительности измерения в области низких давлений.На фиг, 1 приведено устройство для измерения давления; на фиг, 2 - преобразователь давления; на фиг.З - зависимость чувствительности измерения давления от тока нагрева дополнительной нити.Устройство для измерения давления содержит теплозлектрический и реобразователь давления 1 с корпусом 2 и алек,оическими токовводами 3 и 4. Внутри коппуса 2 расположены нити 5 (основная) и б (догго:гнительная), выполненные из электропроводного материала, Концы нитей 5 и 6 прикреплены соответственно к электрическим токовводам 3 и дополнительным токо- вводам 1, а середины нитей 5 и б жестко соединены ме;кду собой (например, сваркой или пайкой). Нить 5 подключена к источнику тока 7 и регистратору падения напряжения 8, Нить б подключена к дополнительному источнику тока 9. в цепь нагрева нити 6 включен измеритель тока 10,Способ осуществляется следующим образом.Вкл.очагот нагрев чувствительного элемента пряглым пропусканием электрического тока, измеряют падение напряжения на чувствительном элементе и определяют давление путем обработки результатов измерений, при этом осуществляют дополнительный нагрев чувствительного элемента путем контакта его с нагреваемым электрическим током дополнительным элементом, температуру которого поддерживают постоянной, или обеспечивают режим его нагрева при постоянной величине электрического тока,Устройство работает следуюгцим образом.Через нить 5 (см.фиг. 1) от источника тока 7 пропускают ток, который нагревают эту нить до определенной, наперед заданной температуры (о температуре нити 5 судят путем контроля ее сопротивления, прямо пропорционально температуре), Напряжение, необходимое для нагрева нити 5 до заданного уровня (измеряемое регистратором падения напряжения 8), по известному закону зависит от давления.Нижний предел измерения определяется соотношением между полезным сигна 5 10.15 20 25 30 35 40 45 50 55 лом (потери подводимой глощности вызванные теплопроводностью газа) и фоновым сигналом (потеря подводимой мощности от излучения и через электрические токовводы 3).При вклгочении дополнительного источника тока 9 происходит нагрев нити 6. При поддержании тока источника 9 на постоянном уровне температура нити 6 становится зависимой от давления разреженного газа. Поскольку середины нити 5 и 6 жестко соединены между собой, при нагреве нити 6 имеет место передача части ее тепловой энергии в нить 5, что позволяет снизить фоновые потери подводимой к нити 5 электрической мощности через токовводы 3, а следовательно - увеличить чувствительность измерения.Этот факт хорошо иллюстрируется графиком на фиг, 3, где дана зависимость чувствительности измерения давления с помощью рити 5 от тока нагрева нити 6. График снят на преобразователе, у которого в качестве нити 5 использовалась платиновая проволока диаметром 12.6 мкм и длиной 80 мм, а в качестве нити 6 - никелевая проволока диаметром 0,1 мм и длиной 80 мм. Преобразователь работал в режиме постоянного сопротивления нити 5 на уровне 116,5 ом, что соответствует ее температуре примерно 200 С, Чувствительность измерения (очйр при р) определялась по уравнениюбчйр 1 р 0= Н/2 чоз, (1) выведенном из градуировочного уравнения теплоэлектрического преобразователя, работающего в режиме постоянной температуры:ч 2 = чо+ НРФ+ р) Р) где ч - напряжение питания чувствительного элемента, В;чо - напряжение питания чувствительного элемента при начальном давлении, В;р - измеряемое давление, Па;Н, з - коэФфициенты, определяемые методом наименьших квадратов по градуировочной зависимости преобразователя.На фиг, 3 следует, что при отсутствии нагрева нити б чувствительность измерения давления с помощью нити 5 составляет только 75 от той чувствительности, которую имела бы эта нить при отсутствии в конструкции преобразователя дополнительной нити 6 (эта величина дана пунктирной линией), При пропускании через нить 6 тока чувствительность измерения увеличивается, а при нагреве нити 6 током 150 мА чувствительность измерения давления с помощью нити 5 увеличивается примерно в полтора раза.Таким образом, предложенный способ измерения давления на основе дополнительного нагрева чувствительного элемента путем контакта его с нагреваемым электрическим током дополнительным элементом, а также устройство для осуществления данного способа обеспечивают повышение чувствительности при измерении низких давлений разреженного газа. Формула изобретения 1, Способ измерения давления с помощью теплоэлектрического преобразователя, включающий нагрев чувствительного элемента преобразователя пропусканием электрического тока, измерение падения напряжения на чувствительном элементе и обработку результатов измерений, о т л ич а ю щи йс я тем,что, с цельюрасширения диапазона измерения в область низких давлений, осуществляют дополнительный нагрев чувствительного элемента преобразователя путем контакта его с нагреваемым электрическим током дополнительным элементом, температуру которого поддерживают постоянной, или обеспечи. вают режим ега нагрева при постоянной 5 величине электрического тока,2, Устройство для измерения давления, содержащее теплоэлектрический преобразователь давления с электрическими токовывадами, к которым прикреплены концы 10 нити из электропроводного материала, подключенный к источнику тока и регистратору падения напряжения на нити, о т л и ч а ющ е е с я тем. что, с целью повышения чувствительности, в преобразователь введена 15 дополнительная нить из электропроводного материала, концы которой прикреплены к введенным дополнительным электрическим токавводам, которые соединены с введенным в устройство дополнительным источни ком тока, при этом середины обеих нитей жестка соединены между собой, а оба источника тока изолированы друг От друга,1830139 Редактор А, Козори орре Производственно-издательский комбинат "Патен город. ул,Гагарина, 10 ставитель хред М,Мо Заказ 2964 Тираж ВНИИПИ Государственного комитета по 113035, Москва, ЖБирш ентал Подписноеобретениям и открытиям при ГКНТ СССРаушская наб 4/5