Способ измерения вакуума и устройство для его осуществления

Способ измерения вакуума и устройство для его осуществления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения вакуума. Цель изобретения - повышение точности измерения путем устранения влияния температуры газовой среды и потерь тепла за счет конвекции и излучения в период нагревания. Для этого при нагревании термочувствительного резистора манометрического преобразователя свыше первого заданного значения температуры и его охлаждении ниже второго заданного значения путем включения и выключения перегревающего его относительно газовой среды электрического тока определяется зависимость скорости теплообмена между предварительно нагретым термочувствительным резистором и газовой средой от остаточного давления. Осуществляется измерение времени охлаждения термочувствитель-. ного резистора при заданном интервале изменения разности его температуры и температуры газовой среды, по которой определяется измеряемое давление . Вакуумметр содержит измерительный мест 1 с термочувствительным резистором 2 и с резистивным датчиком 3 температуры газовой среды, дифференциальный усилитель 4 разбаланса измерительного моста 1, электронный ключ 5, формирователь 6 импульсов, источники питания 7 измерительного моста 1 и 8 термочувствительного резистора 2, задатчики 9 и 10, соединенные с входами компараторов 11 и 12, элементы И-НЕ 13 и 14, образующие триггер, генератор 15,счетчик 16 и регистр 17. Резистивный датчик 3 отслеживает изменение температуры га- ,зоной среды. Счетчик 16 обеспечивает подсчет импульсов в течение времени охлаждения. 2 с.п.ф-лы, 2 ил. ся с

союз советсних социАлистичесних

РЕСПУБЛИК

Q9I (11)

17004О5 А 1 ц G 01 L 21/12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГООУДАРстВенный номитет пО изОБРетениям и ОТКРытиям

1 ,(21) 4765556/10 (22) 13.09.89 (46) 23,12.91,Бюл. Р 47 (72) В.С.Пономарев и А.В.Ермакович (53) 531.787(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 1318818, кл. G 01 L 21/12, 1983, (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ВАЕУУМА И УСТ РОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУ!!ЕСТВПЕН!!Я (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения вакуума. Цель изобретения — повышение точности измерения путем устранения влияния температуры газовой среды и потерь тепла .за счет конвекции и излучения в период нагревания. Для этого при нагревании термочувствительного резистора манометрического преобразователя свыme ïåðâîãî заданного значения температуры и его охлаждении ниже второго заданного значения путем включения и выключения перегревающего его относительно газовой среды электрического тока определяется зависимость скорос-. ти теплообмена между предварительно

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения вакуума, Цель изобретения — повышение точности измерения путем устранения влияния температуры газовой среды и потерь тепла за счет конвекции и излучения, а также повьппение быстродействия.

Йа фиг.! приведена функциональная схема теплоэлектрического вакуумметра, .нагретым термочувствительным реэисто= ром и газовой средой от остаточного давления. Осуществляется измерение времени охлаждения термочувствительного резистора при заданном интервале изменений разности его температуры и температуры газовой среды, по которой определяется измеряемое давление, Вакуумметр содержит измерительный мест 1 с термочувствительным резистором 2 и с реэистивным датчиком 3 температуры газовой среды, дифференциальный усилитель 4 раэбаланса измерительного моста 1, электронный ключ 5, формирователь 6 импульсов, источники питания 7 измерительного моста 1 и 8 термочувствительного резистора 2, задатчики 9 и 10 соединенные с входами компараторов 11 и 12, элементы И-НЕ 13 и 14, образующие триггер, генератор 15, счетчик )6 и регистр i7. Резистивный датчик 3 отслеживает изменение температуры га,зовой среды. Счетчик 16 обеспечивает подсчет импульсов в течение времени охлаждения. 2 с. п,ф-лы, 2 ил, С реализующего предлагаемый способ из- мерения вакуума;-на фиг.2 — временные диаграммы, поясняющие способ измере- ния и принцип работы устройства.

Теплоэлектрический вакуумметр, осуществляющий предлагаемый способ измерения вакуума, содержит измерительный мост 1 с термочувствительным резистором 2 манометрического преобразователя в одном плече и с резис1700405 тнвным датчиком 3 температуры газовой среды в другом плече, дифференциальный усилитель 4, электронный ключ 5, формирователь 6 импульсов, источник 7 питания измерительного моста, источник 8 питания термочувствительного резистора 2, задатчики 9 и

10 напряжения, компараторы 11 и 12> элементы И-НЕ 13 и 14, образующие триг- 10 гер, генератор 15, счетчик 16 и резистор 17. Дифференциальный вход усилителя 4 подключен к выходной диагонали измерительного моста 1. Источник 8 питания подключен через электронный ключ 5 к точке соединения выходной диагонали измерительного моста

1 и термочувствительного резистора 2.

Компараторы 11 и 12 соединены первыми .входами с выходом усилителя 4, вторы- 20 ми - с выходами эадатчиков 9 и 10, а выходами — с первыми входами элементов И-НЕ 13 и 14, образующих .триггер, выходы. которых соединены с их вторыми входами друг друга. Третий вход элемента И-НЕ 14 соединен с управляющим входом электронного ключа 5 и выходом формирователя 6 импульсов, а его выход - с входом К установки счетчика 16, с входом записи С регистра 17, с входом формирователя 6 импульсов.

Информационный вход регистра 17 соединен с выходом счетчика 16, вход которого соединен с выходом генератора 15.

I.

В соответствии с предлагаемым способом измерения вакуумметр рабо,тает следующим образом.

Термочувствительный резистор 2 помещают s газовую среду, давление которой необходимо измерить. Резистив ный датчик 3 отслеживает температуру В р газовой среды (фиг.2а). В 45 момент времени tg начала измерений формирователь 6 импульсов формирует импульс напряжения нулевого уровня (фиг.2ж), например, по сигналу внеш- него запуска или при подаче напряжения питания на вакуумметр; Нулевым уровнем электронный ключ 5 открывается, термочувствительный резистор 2 подключается к источнику 7 питания и нагревается током I< (фиг.2б). В течение времени формирования импульса от до t термочувствительный

" резистор 2 нагревается до температуры © = 8, превышающей заданное запат чиком 9 первое значение температуры

8» (фиг.2в).

При этом триггер на элементах 13 и 14 находится установленным в единич- . ное состояние. В момент времени tg на выходах компараторов 11 и 12 установлены единичные уровни, начинается охлаждение термочувствительного резистора 2 по закону

6(t) бп -(6 -6ср) Р-ехр( я t)j

G шс где 6(й) - текущее значение температуры термочувствительного резистора 2;

m — масса нити термочувствительного резистора 2;

1 с — удельная теплоемкость материала нити;

G =ЬР— тепловая проводимость среды, P — давление газа;

Ь вЂ” коэффициент пропорциональности; — текущее время.

При достижении разности температур термочувствительного резистора 2 и газовой среды первого заданного значения 9 — О р = 9» в момент времени на выходе компаратора 11 устанавливается нулевой уровень (фиг.2д).

На выходе элемента 14 устанавливается логический "0" (фиг.2е). Снимается обнуление счетчика 16 по входу R, на- чинается подсчет импульсов опорной частоты генератора 15. При достижении разности температур 6- 8q» =Оур определяемой задатчиком 10, на выходе компаратора 12 устанавливается нулевой уровень. На выходе элемента 14 в этот момент времени tq формируется логическая "1", осуществляется пере-. запись кода числа подсчитанных импульсов аа интервал времени (Са, Са в регистр 17, обнуление счетчика и за;пуск формирователя 6 импульсов. Осуществляется последующий разогрев и охлаждение термочувствительного резистора 2. Цикл измерения повторяется снова. При этом в течение всего цикла отслеживается изменение температуры газовой среды, что обеспечивается введением в состав измеритель-, 1700405

Очевидно, что

8 (t ) — Hep = 80, g(йь) -8qð = 6<

1 )(=К ° где ного моста резистивного датчика тем.пературы газовой среды.

При охлаждении термочувствитель"ного резистора 2 в интервале времени ft,g ) выражение (1) принимает вид .

8 (tg) = (,) - I6 (tq) - 6cp3 «

i (i-exp(- — -> ii)), С

mc где 9 (tg), 6(4) — температура нити термочувствительного резистора в соответствующие,. моменты времени;

t = t4- tq — время охлаждения нити от значения разности температур Я, до 9 .

Вычтем из обеих частей равенства (2)

В,р. ("4) & ® (t9) @Р ™ ) Р)

«((1-ехр(- — — — ty )), Ge (3)

В соответствии с этим выражение (3) принимает вид: ба = 9в-6а (i-ехр(- — — tq)) °

Ge

mc (4) Решая уравнение (4) относительно t, получим:

mc

gi

t 1п — — «

Ge 8g

mc 8<

К = —,. 1n — — = Const.

Ge" Sg

Таким образом, измеряя интервал времени tg можно определить давление газовой среды независимо от температуры среды и ее изменения.

Формула изобретения

1. Способ измерения вакуума, включающий нагревание и охлаждение термочувствительного резистора вакуумметрического преобразователя путем включения и выключения перегревающего его относительно температуры газа электрического тока, при этом термочувствительный резистор вакуум.метрического преобразователя нагревают выше первого заданного значения температуры, а охлаждают ниже второго заданного значения температуры, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения путем устранения влияния температуры газа и потерь тепла в период нагревания и повышения быстродействия, определяют скорость теплообмена между предварительно нагретым термочувствительньпк резистором вакуумметрического преобразователя и газом путем измерения интервала. времени охлаждения термочувствительного резистора от первого заданного значения температуры до второго, по которому определяют вакуум.

2. Устройство для измерения вакуума„ содержащее термочувствительный резистор манометрического преобразователя, включенный в первое плечо измерительного моста, выходная диагональ которого подключена к входу дифференциального усилителя, а диагональ питания — к источнику питания, а также электроннык ключ и формирователь импульсов, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения точности измерения путем устранения

,влияния температуры газа и потерь тепла во время нагревания, а также повышения быстродействия, в него введены резистивный датчик температуры газа, источник питания термочувствительного резистора, электронный ключ, первый и второй задатчики напряжения, первый и второй компараторы, первый и второй элементы И-НЕ, а также последовательно соединенные генератор опорной частоты, счетчик и регистр, при этом резистивный датчик температуры включен во второе плечо измерительного моста,, источник питания термочувствительного резистора подключен через электронный ключ к точке соединения выходной диагонали измерительного моста и термочувствиl700405 тельного реэистора, выход дифференциального усилителя подключен параллельно к первым входам первого и второго компараторов, к вторым входам ко-> торых подключены соответственно первый и второй задатчики напряжения, выходы первого и второго компараторов подключены к первым входам первого и второго элементов И-НЕ» причем выход 10 первого элемента И-HE подключен к второму входу второго элемента И-НЕ, а ) выход второго элемента И-НЕ подключен к второму входу второго элемента И-НЕ, выход которого подключен к входам установки нуля счетчика и регистра и к входу формирователя импульсов, выход . которого подключен к третьему входу второго элемента И-НЕ и к управляющему входу электронного ключа.

Яр

1к

Составитель А.Зосимов

Редактор Н.Химчук Техред А.Кравчук Корректор А.Обручар

Заказ 4461 ТНр +3K Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4!5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101