Течеискатель

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ЯО 1401309 А 1 б О М 3 02 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 21И. Жунь и В Газоанализаторы. -965, с. 197 - 198.ый ПТИ. Паспорт1984.(54) (57) ным испол содер ру 1, каме лову фиг. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИ(56) Павленко В. ДМ.: Машиностроение,Течеискатель гелие28320155773/6412,ТЕЧЕИСКАТЕЛЬИзобретение относится к течеискатель- средствам контроля герметичности с ьзованием пробного газа. Течеискатель жит масс-спектрометрическую камес которой соединены клапан 2 Откачка ры, вакуумный датчик 3, охлаждаемая шка 4, входной клапан 5. С охлаждаемой ловушкой последовательно соединен клапан 6 Дросселирование откачки, высоковакуумный насос 7, клапан 8 Откачка высоковакуумного насоса и форвакуумный насос 9. С вакуумным датчиком последовательно соединены блок 10 измерения давления, блок 11 управления и блок 12 питания камеры и вакуумных клапанов. К блоку 10 измерения давления подсоединен блок 14 автоматического регулирования давления, который соединен с входным клапаном 5 и клапаном 6 Дросселирование откачки. Блок 4 проводит автоматическое регулирование заданного давления в анализаторе, поддерживает постоянным давление в вакуумной системе, а его величина устанавливается путем изменения опорного напряжения, что устраняет флуктуации ионного тока. а 1 3. п. ф-лы, 2 ил.Изобретение относится к испытательной технике, а именно течеискательным средствам контроля герметичности с использованием пробного газа.Цель изобретения - повышение точности и надежности путем регулирования давления в вакуумной системе течеискателя и поддержания его постоянным.На фиг. 1 представлена принципиальная схема течеискателя; на фиг. 2 - графики изменения сигнала.Течеискатель содержит масс-спектрометрическую камеру 1, с которой соединены клапан 2 Откачка камеры, вакуумный датчик 3, охлаждаемая азотная ловушка 4 и входной клапан 5. С охлаждаемой азотной ловушкой 4 последовательно соединены клапан 6 Дросселирование откачки, высоко- вакуумный паромасляный насос 7, клапан 8 Откачка высоковакуумного насоса и форвакуумный нластинчато-роторный насос 9.С вакуумным датчиком 3 последовательно соединены блок 10 измерения давления, блок 11 управления и блок 12 питания каме ,ры и вакуумных клапанов. Масс-спектро-метрическая камера 1 соединена с блоком 13 измерения ионного тока, который подсоеди, нен к блоку 11 управления.К блоку 1 О измерения давления подсоеди- , нен своим входом блок 14 автоматическогорегулирования давления, который своим первым выходом соединен с входным клапаном 5, а вторым выходом - с клапаном 6 Дросселирование откачки. Блок 14 автоматического регулирования выполнен в виде последовательно соединенных генератора 15 пилообразного напряжения, первого резистора 16, широтно-импульсного модулятора 17 прямого канала, резистора 18 ЯС-цепи 19 и первого усилителя 20.Вход модулятора 17 является входом блока 14 автоматического регулирования дав-ления, а выход первого усилителя 20 первым выходом блока 14 автоматического регулирования давления,В блок 14 автоматического регулирования давления также входят последовательно соединенные источник 21 регулируемого опорного напряжения, широтно-импульсный модулятор 22 опорного сигнала, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 23, интегрирующая РС-цепочка 24 и элемент ИЛИ 25.К выходу элемента ИЛИ 25 С-входом под соединен триггер 26 выделения знака разности, 0-вход триггера 26 соединен с выходом широтно-импульсного модулятора 17 прямого канала. Т-выход триггера 26 через конденсатор 27 йС-цепи 19 соединен с входом первого усилителя 20.Инвертирующий выход триггера 26 выделения знака разности соединен с первым входом первого элемента 2 И-НЕ 28, второй вход которого подсоединен к выходу элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 23. К второму 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 входу элемента 2 И-НЕ 28 также подсоедйнен своим первым входом элемент 2 И 29, второй вход которого через конденсатор 27 соединен с входом первого усилителя 20. К выходу первого элемента 2 И-НЕ 28 через второй резистор ЗО подсоединен базой первый регулирующий транзистор 31, а к выходу элемента 2 И 29 через третий резистор 32 подсоединен базой второй регулирующий транзистор 33. Эмиттеры первого и второго регулирующих транзисторов 31 и ЗЗ соединены с источником питания (не показан), коллектор первого регулирующего транзистора 31 через четвертый резистор 34, а коллектор второго регулирующего транзистора 33 непосредственно соединены с инвертирук)щим входом широтно-импульсного модулятора 17 прямого канала. Инвертирующий вход последнего и инвертирующий вход модулятора 22 опорного сигнала соединены с переключателем 35 режима работы с индикатором 36. К выходу элемента 2 И 29 и входу элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 23 первым и вторымвходами соответственно подсоединен блок 37 формирования управления сигнала клапана 6 Дросселирование откачки, к выходу блока 37 подсоединен второй усилитель 38, выход которого является вторым выходом блока 14 автоматического регулирования, Выход второго усилителя 38 соединен с клапаном 6 Дросселирование откачки. Блок 37 формирования выполнен в виде подключенных к источнику питания (не показан) последовательно соединенных двух параллельных цепей, первая из которых включает диод 39 и резистор 40, а вторая - первый и второй элементы НЕ 41 и 42 и конденсатор 43. К выходу второй параллельной цепи подсоединен второй и третий элементы 2 И-НЕ 44 и 45 и инвертор 46. Второй выход третьего элемента 2 И-НЕ 45 является первым входом блока 37 формирования, выход инвертора 46 является вторым входом блока 37 формирования управляющего сигнала, а первый выход второго элемента 2 И-НЕ 44 - выходом блока 37 формирования управляющего сигнала, Выход первого элемента 2 И-НЕ 28 блока 14 автоматического регулирования через второй конденсатор 47 соединен с выходом первой параллельной цепи.К первому входу элемента 2 И 29 и второму входу первого элемента 2 И-НЕ 28 подсоединен блок 48 сигнализации (световой или звуковой).Течеискатель работает следующим образом.При включении течеискателя, к входному фланцу которого присоединен испытуемый на течь объект или щуп, оператор переводит переключатель 35 режима в положение Установка давления и по показаниям стрелочного индикатора 36 устанавливает требуе 1401309мое значение давления в вакуумной системе путем изменения величины опорного напряжения источника 21, после чего возвращает переключатель 35 в положение Работа. Установленное опорное напряжение поступает на инвертирующий вход широтно-импульсного модулятора 22 опорного сигнала, на неинвертирующий вход которого поступает пилообразное напряжение (фиг. 2 а) с выхода генератора 15. На выходе модулятора 22 появляются опорные импульсы (фиг. 2 в), скважность которых не изменяется и зависит только от величины опорного напряжения.На инвертирующий вход модулятора 17 прямого канала поступает напряжение с вы. хода блока 10 измерения давления. Величина этого напряжения изменяется обратно пропорционально изменению вакуума в вакуумной системе течеискателя, т. е. при ухудшении вакуума уровень напряжения увеличивается, и наоборот. На выходе модулятора 17 образуется ШИМ-сигнал (фиг. 2 б), который через первый усилитель 20 поступает на электромагнит входного клапана 5. В результате изменения скважности этих импульсов шток клапана 5 втягивается в электромагнит и изменяет проходное сечение входного клапана 5, изменяя тем самым приток воздуха в вакуумную систему. С выходов модуляторов 17 и 22 импульсы поступают на входы элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 23, на выходе которого (фиг. 2 г) выделяется сигнал разности скважности этих импульсов. Импульсы разности через ЯС- цепочку 24 и элемент ИЛИ 25 поступают на С-вход триггера 26, а импульсы с выхода модулятора 17 - на О-вход триггера 26. На его неинвертирующем выходе - уровень О, если длительность импульсов прямого канала меньше длительности опорных импульсов (т. е, давление в вакуумной системе выше требуемого), или уровень 1 при давлении в вакуумной системе ниже требуемого (фиг. 2 д). Сигналы разности длительностей и знака разности поступают на входы элементов 28 и 29. На выходе элемента 2 ИНЕ 28 появляются нулевые импульсы, длительность которых равна длительности импульсов разности (фиг. 2 е) при повышенном давлении в вакуумной системе. При пониженном давлении импульсы разности появляются на выходе элемента 2 И 29 (фиг. 2 ж). Эти импульсы открывают транзисторы 3 и 33 в результате чего на выходе модулятора 17 появляются дополнительные импульсы (врезки), которые воздействуют на входной клапан 5 и изменяют его проходное сечение для компенсации изменения давления. ЯС-цепочка 19 убирает дополнительные импульсы (врезки) при повышенном давлении в системе или добавляют их при пониженном давлении (фиг. 2 з), производя тем самым подрегулировку проходного сечения входного клапана 5. 5 О 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Блок 48 световой или звуковой сигнализации сигнализирует о наличии неустановившегося режима в вакуумной системе. Яркость свечения светодиода (или частота звуковой сигнализации) пропорциональна абсолютному значению разности опорного сигнала и сигнала давления в вакуумной системе,Импульсы с выхода широтно-импульсного модулятора 22 опорного сигнала через инвертор и элементы 45 и 44 поступают на вход второго усилителя 38, с выхода которого - на электромагнит клапана 6 Дросселирование откачки. Изменение скважности этих импульсов приводит к пропорциональному изменению проходного сечения клапана 6.Импульсы-врезки с выхода элемента 2 И 29 поступают на второй вход элемента 2 ИНЕ 45 блока 37, где складываются с опорными импульсами (фиг. 2 и), в результате чего проходное сечение клапана 6 уменьшается (при пониженном давлении в вакуумной системе), а импульсы-врезки с выхода элемента 2 И-НЕ 28 через конденсатор 47 поступают на вход двух параллельных цепей, выполненных на элементах 39 - 43, где восстанавливаются, и поступают на второй вход элемента 2 И-НЕ 44, складываются с опорными импульсами, в результате чего последние расширяются, а это приводит к увеличеию проходного сечения клапана 6 Дросселирование откачки (повышенное давление в вакуумной системе). Таким образом, при всяком изменении в вакуумной системе течеискателя относительно заранее установленного его значения блок 4 вырабатывает сигнал ошибки (разностный сигнал значения давлений), посредством которого осуществляется компенсация этого изменения давления путем соответствующего уменьшения проходного сечения входного клапана 5 и увеличения проходного сечения клапана 6 Дросселирование откачки при повышенном давлении в вакуумной системе течеискателя и, наоборот, при пониженном давлении - путем увеличения проходного сечения входного клапана 5 и уменьшения проходного сечения клапана 6 Дросселирование откачки, т. е. блок 14 автоматического регулирования позволяет поддерживать постоянным любое заранее установленное значение давления в вакуумной системе, величину которого можно легко изменять в широких пределах путем изменения опорного напряжения.Максимальное напряжение на выходе блока 10 измерения давления и максимальный уровень напряжения пилообразной формы на выходе генератора 15 связаны соотношением В, ,.=В - В, в котором Вопределяет требуемый размер зоны нечувствительности устройства при повышенном давлении в вакуумной системе, а диапазон автоматической регулировкифнг. 2 а) определяется отношением Ва акс/ / Вбид. иакс.В случаях, когда требуется ограничение максимального проходного сечения входного клапана 5 (ограничение ШИМ-сигнала при пониженном давлении в вакуумной системе), базу регулирующего транзистора 33 через резистор 32 соединяют с неинвертирующим выходом триггера 26. Тогда максимальная длительность импульсов ШИМ-сигнала равна длительности импульса опорного сигнала.Блок 14 автоматического регулирования может быть реализован на микросхемах средней степени интеграции, например К 155 - логическая часть, К 40 - ШИМ- модуляторы и усилители. Источник 21 регулируемого опорного напряжения может быть выполнен в виде переменного резистора, средний вывод которого является выходом источника. Формула изобретения 20 1. Течеискатель, содержащий масс-спектрометрическую камеру и соединенные с ней клапан Откачка камеры, вакуумный датчик, охлаждаемую ловушку, входной клапан, , последовательно соединенные с охлаждае-мой ловушкой клапан Дросселирование откачки, высоковакуумный насос, клапан Откачка высоковакуумного насоса и форвакуумный насос, последовательно подсоединенные к вакуумному датчику блок измерения давления, блок управления и блок питания камеры и вакуумных клапанов и соединенный с масс-спектрометрической камерой и блоком управления блок измеренияионного тока, отличающийся тем, что, с , целью повышения точности и надежности, он снабжен блоком автоматического регулирования давления, соединенным входом ; с блоком измерения давления, первым вы, ходом - с входным клапаном, а вторым выходом - с клапаном Дросселированиеоткачки и выполненным в виде последо вательно соединенных генератора пилообразного напряжения, первого резистора, широтно-импульсного модулятора прямого канала, вход которого является входом блока автоматического регулирования давления, 45 резистора РС-цепи и первого усилителя, последовательно соединенных источника регулируемого опорного напряжения, широтно-импульсного модулятора опорного сигнала, элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, интегрирующей РС-цепочки, элемента ИЛИ и соединенного с ним С-входом триггера выделения знака разности, 0-вход которого соединен с выходом широтно-импульсного модулятора прямого канала, первого элемента 2 И-НЕ, соединенного первым входом с инвертирующим выходом триггера выделения знака разности, а вторым входом - с выходом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, элемента 2 И, соединенного первым входом с вторым входом элемента 2 И-НЕ, вторым входом - с инвертирующим Т-выходом триггера выделения знака разности непосредственно и через конденсатор ЯС-цепи - с выходом первого усилителя, выход которого является первым выходом блока автоматического регулирования давления, блока формирования управляющего сигнала, соединенного с выходом элемента 2 И первым входом, а выходом через второй усилитель - с клапаном Дросселирование откачки, первого регулирующего транзистора, соединенного базой с выходом первого элемента 2 И-НЕ через второй резистор источника питания, соединенного с эмиттером первого регулирующего транзистора, второго регулирующего транзистора, соединенного базой через третий резистор с выходом элемента 2 И и первым входом блока формирования управляющего сигнала, а эмиттером - с источником питания, коллектор первого регулирующего транзистора через четвертый резистор, а коллектор второго регулирующего транзистора непосредственно соединены с инвертирующим входом широтно- импульсного модулятора прямого канала, переключателя режима работы с индикатором, соединенного с инвертирующим входом широтно-импульсного модулятора прямого канала и с инвертирующим входом модулятора опорного сигнала, и блока сигнализации соединенного с первым входом элемента 2 И и с вторым входом первого элемента 2 И-НЕ.2. Течеискатель по п. 1, отличающийся тем, что блок формирования управляющего сигнала выполнен в виде подключенных к источнику питания последовательно соединенных двух параллельных цепей, первая из которых включает диод и резистор, а вторая - первый и второй элементы НЕ и конденсатор; и последовательно соединенных с выходом второй параллельной цепи второго и третьего элементов 2 И-НЕ и инвертора, выход инвертора является вторым входом блока формирования управляющего сигнала второй выход третьего элемента 2 И-НЕ является первым входом блока формирования, первый выход второго элемента 2 И-НЕ является выходом блока формирования, а выход первого элемента 2 И-НЕ блока автоматического регулирования через второй конденсатор соединен с выходом первой параллельной цепи.Составитель В. Макаровехред И. Верее Кира)к 847тета СССР по делая изо- 35, Ра шская наб.,ое предприятие, г. Уккгор Редактор О. Юрковецкая ТЗаказ 2515140ВНИИПИ Государственного ком113035, Москва, ЖГ 1 роизводственно-полиграфичес орректор С. Черниодписносбретсний и о)крытийд. 4,;)