Устройство для изготовления газовых смесей

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ГАЗОВЫХ СМЕСЕЙ, содержащее смесительную емкость, подключенную через систему запорных кранов к баллонам с газами и ячейке поглощения квантового дискриминатора измерительного рубидиевого стандарта частоты , на выходе котррого установлен кварцевый генератор, соединенный с системой формирования СВЧ- сигна- , ла и системой частотной автоподстройки , подключёнными к срответст-, вующим входам.квантового дискриминатора , блок сравнения, один которого связан с выходом кварцевого генератора, другой вход - с источником опорного стандарта частоты , частотомер, соединенный с выходом блока сравнения, и натекатели, установленные на баллонах с газом, о тли ч ающе ее я тем, что, с целью повышения производительности труда с одновременным уменьшением среднеквадратичной погрешности воспроизведения, устройство дополнительно содержит цифро-аналоговый преобразователь, ключи, исполнительные механизмы, каждый из которых связан с соответствующим натекателем и через ключ - с выходом а цифро-аналогово.го преобразователя, и блок управления, подключенный (Л входом к выходу частотомера, соединенному ,с входом цифро-аналогового преобразователя, при этом выходы блока управления подключены к соответствующему входу каждого ключа , частотомера и кварцевого генератора измерительного рубидиевого стандарта частоты. 05 о со ИЙЬ

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) А

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

)у (21) 3466559/23-26 (22) 24.05.82 (46) 15.12.83. Бюл. У 46 (72) М.П.Беспалова и A.И.Пихтелев (53) 621.375.8(088.8) (56) 1. Коллеров Д.K. и др. Измери; тельная техника. Вып. 11, 1967, с.121-124.

2. Авторское свидетельство СССР

М 439870, кл. Н 01 S 1/00, 1974. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ГАЗОВЫХ СМЕСЕЙ, содержащее смесительную емкость, подключенную через систему запорных кранов к балло нам с газами и ячейке поглощения квантового дискриминатора измерительного рубидиевого стандарта частоты, на выходе которого установлен кварцевый генератор, соединенный с системой формирования СВЧ-сигна-, ла и системой частотной автоподстройки, подключенными к соответст-, вующим входам квантового дискриминатора, блок сравнения, один вход

3(51) G 01 N 1/22; Н 01 S 1/00 которого связан с выходом кварцевого генератора, другой вход — с источником опорного стандарта частоты, частотомер, соединенный с выходом блока сравнения, и натекатели, установленные на баллонах с газом, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения производительности труда с одновременным уменьшением среднеквадратичной погрешности воспроизведения, устройство дополнительно содержит цифро-аналоговый преобразователь, ключи, исполнительные механизмы, каждый из которых связан с соответствующим натекателем и через ключ — с выходом цифро-аналогового преобразователя, и блок управления, подключенный входом к выходу частотомера, соединенному,с входом цифро-аналогового преобразователя, при этом выходы блока управления подключены к соответствующему входу каждого ключа, частотомера и кварцевого генератора измерительного рубидиевого стандарта частоты.

1060974

Изобретение относится к технике изготовления газовых смесей и мо-, жет найти применение в тех областях техники, где необходимо воспроизводить газовые смеси с большой точностью, например в радиоизмерительной технике для изготовления газовых смесей для квантовых ячеек, которые являются основными опорными элементами в квантовых стандартах частоты, например на па- 1О рах Ra87, -с целью получения их малого температурного коэффициента частоты (ТКЧ).

Известно устройство для изготовления газовых смесей, которое ис- (5 пользует контроль парциальных давлений смешиваемых газов с помощью манометров или масс-спектрометра fl)., Недостатком этого устройства явля ется низкая точность воспроизведения состава смеси. Кроме того, оно очень громоздко и занимает значительную .площадь ("50-60 M2).

Наиболее близким к изобретению является устройство для изготовления газовых смесей, содержащее смесительную емкость, подключенную че-.рез систе Эапорнйх кранов к баллонам с газами и ячейке поглощения квантового дискриминатора измерительного .рубидиевого стандарта частоты, на выходе которого установлен кварцевый генератор, соединенный с системой формирования СВЧ-сигиала и системой частотной автоподстройки, подключенными к соответствующим входам квантового дискриминатора, блок сравнения, один вход которого связан с выходом кварцевого генератора, другой вход — с источником опорного стан дарта частоты, частотомер, соединен- 40 ный С выходом блока сравнения, и натекатели, установленные на баллонах с газом (2) .

Недостатком известного устройстah яВляется низкая производитель- 45 ность, обусловленная наличием ручной коррекции газовой смеси с помощью натекателей, что особенно сказывается при серийном производстве газовых смесей для квантовых ячеек в 5() квантовых стандартных частоты.

Цель изобретения - повышение производительности труда с одновременным уменьшением среднеквадратичной погрешности воспроизведения.

Укаэанная. цель достигается тем, что предлагаемое устройство дополнительно содержит цифро-аналоговый преобразователь, ключи, исполнительные механизмы, каждый из которых связан с соответствующим натека- 6О телем и через ключ — с выходом цифро-аналогового преобразователя, и блох управления, подключенный вхо дом к выходу частотомера, соединенному с входоМ цифро-аналогового пре- 65 образователя, при этом выходы блока управления подключены к соответствующему входу каждого ключа, частотомера и кварцевого генератора измерительного рубидиевого стандарта частоты.

На чертеже представлена блоксхема устройства для изготовления газовых смесей.

Устройство состоит из кранов 1-4, натекателей 5-6, ячейки 7, смесительной емкости 8, баллонов 9,10 и 11 с газами, квантового дискриминатора 12, кварцевого генератора 13, системы 14 формирования СВЧ-сигнала, системы 15 частотной автоподстройки (ЧАП) кварцевого генератора по дискриминатору, блока сравнения 16, источника 17 опорного стандарта частоты, реверсивного частотомера 18 блока управления 19, цифро-аналогового преобразователя 20 ключей 21 и 22 и исполнительных механизмов 23 ,и 24.

Квантовый дискриминатор 12 сячейкой 7, кварцевый генератор 13 с системой формирования СВЧ-сигнала 14 и системой ЧАП 15 составляют измерительный рубидиевый стандарт частоты.

Устройство работает следующим образом.

Вакуумная система с помощью кранов 1-4 связывает ячейку 7 с насосом (не покаэан), со смесительной емкостью 8, соединенной через натекатели 5 и 6 с,баллонами 9 и 10, содержащими газы, используемые для составления смеси. Манометры М.(и М 2 служат для измерения давлений в вакуумной системе. Сначала в вакуумной системе при открытых кранах 1-4 достигается вакуум 10 6 мм рт.ст., производится необходимый отжиг балло нсв 9-11 и ячейки 7, после чего последняя наполняется иэотопом ВВ8 .

Затем ячейку 7 помещают в разборный терм.эстат рубидиевого дискриминатора 12, который является частью измерительного рубидиевого стандарта частоты.

Далее краны 2,3 и 4 закрывают и в смесительную емкость 8 производят запуск газов из баллонов 9 и 10 через натекатели 5 и 6. В смесительной емкости 8 предусмотрено принудительное перемешивание газов с помощью электромагнитных мешалок (не показаны). После перемешивания смесь поступает в количестве 50 тор в ячейку 7 через краны 2 и 3, затем находят сигнал атомного резонанса в Ra() . Далее. блок управления 19 выдает команду в измерительйый рубидиевый стандарт частоты на выставле-. ние.температуры Т " С в термостате рубидиевого дискрйминатора 12. Через время Ф10 мин импульсом с блока уп1060974

@II = Ь,.- 4 q равления 19 запускается реверсивный частотомер 18 и считывается период выходного сигнала измерительного рубидиевого стандарта частоты при Т, определяемый составом газовой смеси в ячейке 7. В момент окончания счета блок управления 19 вырабатывает команду на выставление температуры Т в термостате рубидиевого дискриминатора 12, а через 15 мин ко-. манду на реверсивный частотомер 18 для считывания периода выходного сигнала измерительного рубидиевого стандарта частоты (состав смеси не изменен).

Реверсивный частотомер 18 при этом непосредственно отсчитывает разность периодов выходного сигнала измерительного рубидиевого стандарта частоты ai при двух значениях температуры термостата Т и Т .

При этом реверсивный частотомер. ,l8 выдает напряжение, пропорциональное замеренной разности Ь с учетом ее знака. Это напряжение подается на блок управления 19, которое вырабатывает импульс, открывающий клапан 1 или 2 в зависимости от знака и л

Ь, на время с, равное нескольким секундам.

Через открытый ключ 21 или 22 напряжение поступает на соответствующий исполнительный механизм 23 или 24, который открывает соответствующий натекатель 5 и 6. При этом в емкость 8 добавляется компонен10 та газа, изменяющая состав смеси в сторону уменьшения температурного коэффициента частоты (ТКЧ).

Нулевое значение ТКЧ фиксируется по нулевому значению разности ь с . и !

5 Поскольку 6 можно замерить с точностью 10 -10, то соответственно смесь может быть составлена с точностью до 10 -10 Ъ.

Устройство автоматизирует.процесс

2О изготовления газовых смесей эа счет введения блока управления,. цифроаналогового преобразователя и двух параллельных каналов регулирования с соответствующими механизмами.

Применение изобретения позволит . повысить быстродействие изготовления смесей в 5-10 раэ, что значительно повышает производительность труда., I

ВНИИПИ Заказ 10028/43

Тираж 873 Подписное

Филиал ППП "Патент", r.Ужгород, ул.Проектная,4