Способ динамической поверки манометров

(21) (22) (46) (71) инст (72) у определения упростить проц пригодности к при ческих преабраэов мического контрол нению манометр елей путем дин увстви но(56) р22 ров.реакци верка про я измерение небольшое коа, подаваемогоерез клапан- нный в непосот места чстаанометра н ного гаистему личе воумн 54) МАНОМ 57)в ванате станов лиэост ся к ваку- позволяет р едст новки нои анометра. 2 и Ий ановления оверка как опера к вакуумйти примеобретение относитсетрологии и может пригодности сре им стемы развитые вакуумныем числом манометроизобретения - уп маноме с бол рощение п ни поверк сокращение вре верки емонтажа акуумной ткачки. ехничес- следупроведения ее без ов с трубопровода имеющей средства тво предлагаемого щения заключается вманомет системы ре о щем.овер к и опера форме п цового пове ссь ен пока ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИПРИ ГКНТ СССР ТОРСНОМУ СНИДЕТЕЛЬСТ 4622839/24-1015.11.8807.10.90. Бюл. Р 37Московский инженерно-физическитутВ.П.Шестак.и В.А.Агибалов531.788 (088.8)Час. - Тес 1 п., 1981, ч.30, 8,-231. СПОСОБ ДИНАМИЧЕСКОЙ ПОВЕРИ ЕТРОВИзобретение относит рической технике и на установках и комплексах вестно, что градуировка илилюбого средства измеренияналичия образцового приборации сличения в той или инойкаэаний поверяемого и образриборов. Известные способыманометров включают в себяформироВания эталонногопризванного играть рольй образцового прибора. Но манометров на объекте, что особенно жно для вакуумных систем, исполь ующих большое количество манометдства измерения к применению, т,е. определение чувствиЩ юг тельности тра Я= --где ДН - приращение величины выходного сигнала манометра при изменении давления на величину ДР, может быть осуществлена и независимым путем, т.е. путем, при котором не требуется передача размера единицы от эталона. Другими словами, она может быть проведена сравнением реакции манометра на изменение параметра, косвенно связанного с давлением в вакуумной системе, например, на изменение молекулярной конпентрации в месте установки поверяемого манометра, приводящее к кратковременному повышению давления.Если в вакуумную камеру, в которой установлен поверяемый, например, ионизационный манометр, осуществить им 1597638пульсный напуск пробного газа, т.е. газа, чувствительность поверяемого манометра по которому известна (на" пример, сухой азот или воздух), то, при условии существования в вакуумной камере, например, молекулярных условий течения газа, через некоторое время в манометре произойдет увеличение молекулярной концентрации пробного газа (суммарного давления), что приведет к изменению его выходного сигнала. Величина молекулярной концентрации в манометре и время, за которое она достигается, могут быть получены при решении уравнения нестационарного течения пробного газа в вакуумной камере, причем, если рассматривать вакуумную камеру, например, в виде трубопровода, ориентированного вдоль оси Х, то возможно решение" одномерного уравнения.На фиг.1 а изображена схема вакуумной системы, для которой решено уравнение нестационарного молекулярЗР(Х 1)ного потока видаЙ Р(Х С)тъ А где 0 - коэффициентДХ фдиффузии пробного газа в остаточном газе в вакуумной камере, равный 1/3 (4, с ч) - средняя скорость молекул пробного газа, й - длина свободного пробега молекул пробного газа, Р(Х ) - давление пробного газа, за 35 висящее от координаты и времени.На фиг,1 б показан процесс распространения возмущения (увеличения давления) вдоль вакуумной системы после напуска в нее в момент й = О импульса40 пробного газа. Начальное давление в системе считается равновесным и обозначено -Р , . - длина системы, манометр Р, установлен на трубопроводе, соединяющем натекатель и насос И, в 45 координате Х . Видно, что амплитудное значение давления в точке установки манометра зависит от соотношения расстояний между натекателем и манометром и между манометром и ближайшим к нему насосом х . Если выбратьО соотношение х равным 1:10, то давление в координате Х будет максимально и определяется иэ выражения где Я " амплитуда импульса прооЕрного газа,Я (Х ) - эффективная скорость отЭФ мкачки вакуумной системыв месте установки манометра;- длительность импульса по"пртока пробного газа;в, - гаэокинетическая постоянная вакуумной системы попробному газу в месте ввода пробного газа.Очевидно, что установившееся значение Рекс практически равно отношеОарнию ----- при условии, что8 ,(Х)7 Зд . В случае трубопровода л А Ьгде А - площадь поперечд Сного сечения трубопровода длиной Ь; С - пропускная способность трубопроТ рЗвода, равна 3,81-- - - , гдев,Т и М, - температура и масса пробного газа, Ф - диаметр трубопровода,Однако достаточная чувствительнос. ь поверки (выше 637 от максимальной) .может быть получена при условии , др ) ь(95 Х при Гор=3 ,ф )При приближении манометра к насосу увеличивается Я и падает чувствительность поверки.Таким образом, напуск заданного количества пробного газа (Р р за счет диффузионного распространения молекул пробного газа по вакуумной системе приводит к кратковременному повышению давления (молеку-, лярной концентрации) в вакуумной системе, причем амплитуда этого повышения зависит как от параметров напускаемого импульса, так и от характеристик самой вакуумной системы. Очевидно, что при неизменных параметрах импульса и вакуумной системы увеличение выходного сигнала поверяемого манометра должно быть постоянно и зависеть только от. величины чувствительности манометра, что и определяет осуществимость предлагаемого способа при контроле постоянства чувствительности или поверке манометра.Предлагаемое техническое решение основано на проведении независимой (от эталона) поверки в импульсном динамическом режиме и использовании )для сравнения значения паспортнойчувствительности поверяемого манометра,На фиг,2 приведена функциональнаясхема устройства, позволяющего реализовать предлагаемый способ поверкиманометров.Устройство содержит вакуумнуюсистему 1, состоящую из средств 2откачки, электромагнитных клапановнатекателей 3, манометров 4, вакуумной камеры 5, аналоговые коммутаторыб и 7, измеритель 8 давления, вычислитель 9 с блоком памяти, индикатор10 чувствительности, блок 11 управления клапанами, блок 12 управления,Устройство работает следующимобразом.После установки манометра, например манометра Р, по сигналу иэ блока12 управления коммутатор 6 подключаетманометр Р, к измерителю давления,которым может являться вакуумметр,например, ВИЦ-АВ, выходной сигнал которого Н , соответствующий начальномудавлению Р в вакуумной камере 5, посотупает в блок памяти вычислителя 9,которым может являться любая программируемая мини- или микроЭВМ. Послеэтого блок 12 управления через коммутатор 7 подключает блок управленияклапанами к клапану Ч , и вновь измеряется выходной сигнал манометра Рмаксимальное значение Б которого так"же поступает в блок памяти вычислителя 9. После этого вычисляются вначалевеличины Н-П , а затем коэффициентБ пасвчувствительности К = в- и посыП-Пфлаются в блок памяти вычислителя 9,где хранятся вплоть до следующейповерки манометра Р, . При проведенииочередной или внеочередной поверкиманометра Р спустя определенноевремя, все описанные выше операцииповторяются в той же последовательности, за исключением вычислениякоэффициента К, вместо котороговычисляется значение чувствительности манометра Я=К(Б; -Б), где индексы 1 принадлежат измерениям, проведенным во втором цикле. Полученное .отношение высвечивается на индихаторе 10 для информирования операторавакуумной системы.Очевидно, что описанная процедураповерки манометров подходит для манометров, имеющих линейные или квази формула изобретения Способ динамической поверки манометров, включающий ввод пробного газа в вакуумную систему, в которой установлен поверяемый манометр, и последующее определение чувствительности Я манометра по математической зависимости, о т л и ч а ю ш и й - с я тем, что, с целью упрощения поверки и сокращения времени поверки за счет проведения ее без демонтажа манометров с трубопровода вакуумной системы, имеющей средства откачки, в начале поверки производят первичное испытание манометра, заключающееся в том, что измеряют температуру вакуумной системы, измеряют выходной сигнал П манометра, соответствующий начальному давлению в 45 50 55 линейные градуировочные характеристики. В случае необходимости проведения подобных поверок для любых манометров возникает потребность коррекции вычисленного значения Б в зависимости от вида паспортной градуировочной характеристики поверяемогоманометра, что может быть сделанопрограммным путем с помощью вычислителя 9Таким образом, предлагаемый способобеспечивает проведение периодической очередной и внеочередной комплексной поверки манометров вакуумныхсистем беэ их демонтажа с вакуумныхкамер. Потребность в дополнительнойустановке внешних дозирующих устройств на вакуумную камеру можно 20 обеспечить при выпуске манометров,предусматривая в их конструкции внешнее дозирующее устройство, Введениемалого количества пробного газа влюбую вакуумную систему не представ ляет для нее опасности в случае выбора для этого момента времени, когда, например, не осуществляется физический процесс в вакуумной системе.Дополнительным преимуществом 3 О предлагаемого способа является то,что поверка манометров может бытьпроведена при любом пробном газеКроме того, способ может быть использован и при проведении поверки 35масс-спектрометров, так как все доводы, справедливые для полного давления, справедливы и для парциальныхдавлений.едств ,качки 0 аткдцки =РР,01.р Импульсдробного1газарУ У вакуумной системе, затем вводят всистему импульс потока пробного газа,амплитуда и длительность С которого фиксированы, причем длительность импульса должна удовлетворятьусловию Сс ( 3 в, где- газокинетическая постоянная вакуумной системы по данному пробному газу в мес"те ввода пробного газа, а расстояние от места ввода пробного газа доповеряемого манометра должно быть неболее 1/10 расстояния между поверяемым манометром и ближайшим к немусредством откачки вакуумной системы,измеряют при этом величину максимального выходного сигнала Б манометраи определяют коэффициент чувствительности К по формуле где Я - паспортная чувствительнеес.ность данного манометра, затем при каждой последующей поверке измеряют при той же температуре вакуумной системы величину выходного сигнала Б, поверяемого манометра, соответствующего начальному давлению в вакуумной системе, вводят в вакуумную систему в том же месте импульс пробного газа с теми же величинами амплитуды и длительности, измеряют величину максимального выходного сигнала Б. манометра и вычисляют ве 1личину чувствит ель ности Б поверя емог о манометра из выражения Я=К(Ц;-Б; ) ./1597638 Риг 2 Составитель;О.Полев Редактор Е.Папп Техред М.Ходанич Корректор С.Шевкун оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гага 101 Заказ 304 ВНИИПИ Го Тираж 459 По рственного комитета по иэобрет 113035, Москва, Ж, Раушсисноеиям и открытиям при ГКНТ СССР я наб., д. 4/5