Теплоэлектрический вакуумметр

 

Изобретение может быть использовано для измерения давления разреженного газа в вакуумных установках различного назначения. Цель изобретения - расширение диапазона измерения при одновременном исключении гистерезиса градуировочной характеристики и повышение помехоустойчивости . Параллельная одновременная работа мостовых схем 2 и 3 на одно О)

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5g 4 G 01 L 21/12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3822531/24-10 (22) 11.12.84 (46) 23.12,86. Бюл, 11 47 (72) А.А.Биршерт и Е.Ф,Комаров (53) 531.787(088.8) (56) Пипко А.И. и др, Конструирование и расчет вакуумных систем. — М.: Энергия, 1970, с ° 240, Авторское свидетельство СССР

У 538259, кл. С 01 .L 21/12, 1975 °

„„SU„„1278642 А1 (54 ) ТЕПЛОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ВАКУУМИЕТР (57) Изобретение может быть использовано для измерения давления разреженного газа в вакуумных установках различного назначения. Цель изобретения — расширение диапазона измерения при одновременном исключении гистереэиса градуировочной характеристики и повьппение помехоустойчивости. Параллельная одновременная работа мостовых схем 2 и 3 на одно

1 измерительное устройство позволяет исключить переключение режимов работы и гистерезис в показаниях вакумметра. Для исключения ложных отсчетов мостовая схема 3 подключена к источнику 1 питания через делитель 6 напряжения, .интегрирующую

278642 цепочку 7 и трансформатор 8 сопротивления. Введение в устройство указанных элементов обеспечивает защиту вакуумметра от действия импульсных помех путем подавления высокочастотных составляющих сигнала, 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобре тение о тно сит ся к вакуумной манометрии, в частности к теплоэлектрическим вакуумметрам,.и может быть использовано для измерения давления разреженного газа в вакуумных установках различного назначения.

Цель изобретения — расширение диапазона измерения теплоэлектрического вакуумметра при одновременном исключении гистерезиса градуировочной характеристики и повышение его помехоустойчивости.

На чертеже представлена схема теплоэлектрического вакуумметра.

Теплоэлектрический вакуумметр содержит источник 1 питания, нагрузкой которого являются мостовая схема 2 и дополнительная мостовая схема 3. Каждая мостовая схема состоит из четырех плеч °

Два плеча мостовой схемы 2 образованы омическими сопротивлениями

Rl и В2 причем Rl сделано переменным. Третье плечо этой мостовой схемы образовано чувствительным (к давлению газа) элементом ВЗ,,четвертое плечо — двумя последовательно соединенными чувствительными элементами R4 и R5, Все три чувствительных элемента (R3, В4, R5), полностью идентичньм между собой, смонтированы внутри корпуса датчика 4. При этом элементы R4 и R5 выполняют роль термокомпенсатора.. Два плеча дополнительной мостовой схемы 3 образованы омическими сопротивлениями Вб и R7, причем Вб сделано переменным. Третье плечо"этой мостовой схемы образовано термочувствительным сопротивлением В8 четвертое — чувствительным (к давлению) элементом R9. Чувствительный элемент

R9 смонтирован внутри корпуса датчиИсточник 1 питания, элементы обеих мостовых схем 2 и 3 (за исключением чувствительных и компенсационных элементов ВЗ-R5 и RS, R9) делитель б напряжения (В10 и Вll),интегрирующая цепочка 7 (Cl и R12), трансформатор 8 сопротивления, нормирующие усилители 9 и ll сумматор

10 и измерительное устройство 12 смонтированы в отдельном блоке 13 так называемом измерительном блоке

31 теплоэлектрического ВаКуу Meòðà.

Измерительный блок 13 соединен с датчиком 4 через соединительный кабель14, Для соединения с блоком 13 и датчиком 4 соединительный кабель 14 снабжен соответствующими электрическими разъемами 5 и 15.

Теплоэлектрический вакуумметр работает следующим образом.

2 ка 4, термочувствительное сопротивление RS смонтировано внутри кабельной части 5 электрического разъема датчика, Дополнительная мостовая схема 3 подключена к источнику l питания через последовательно соединенные де литель 6 напряжения (резисторы R10 и

Rll), интегрирующую цепочку 7 (конденсатор Cl и проходной резистор

Rl2) и трансформатор 8 сопротивления выполненный, например, по схема эмит— терного повторителя.

Выходной сигнал мостовой схемы 2, снимаемый с диагонали a, — Ú, подаетсячерез нормирующий усилитель 9 на один из входов сумматора 10, На второй вход этого сумматора через нормирующий усилитель 11 подается выходной сигнал дополнительной мостовой схемы 3 снимаемый с чувствительного элемента В9 Выход сумматора 10 соединен с измерительным устройством 12.

1278642

5 !

0 !

Источник 1 питания поддерживает ток, протекающий через мостовую схему 2, на постоянном, заранее определенном уровне. При этих условиях напряжение раэбаланса на выходе мостовой схемы 2, снимаемой с диагонали е. — д, однозначно зависит от давления, причем эта зависимость сдвинута в область относительно низких давлений (10 — 10 Па). Автоматическая кор-т рекция выходного сигнала мостовой схемы 2 от изменения температуры внешней среды осуществляется с помощью последовательно соединенных чувствительных элементов В4 и R5, включенных в плечо мостовой схемы 2, смежное плечу с чувствительным элементом ВЗ, элементы R4 и R5 расположены внутри корпуса датчика 5, На дополнительную мостовую схему 3 напряжение от источника 1 питания эа счет использования отрицательной обратной связи подается так, чтобы автоматически обеспечивался баланс моста. При этих условиях сопротивление чувствительного элемента

R9 поддерживается за счет изменения мощности его нагрева на постоянном уровне, а напряжение питания чувствительного элемента R9 однозначно зависит от давления, причем зта зависимость сдвинута в область с òíoñèтельно высоких давлений (1-10 Па).

Автоматическая коррекция выходного сигнала мостовой схемы 3 от изменения температуры внешней среды осуществляется с помощью термокомпенсатора R8 ° Термокомпенсатор В8, сопротивление которого зависит от температуры внешней среды, включен в плечо мостовой схемы 3, смежное плечу с чувствительным элементом R9 при этом термокомпенсатор R8 размещен в кабельной части электрического разъема 5 датчика 4.

Выходные сигналы обеих мостовых схем имеют не только различную зависимость от давления, но и различные значения по абсолютной величине.

Для мостовой схемы 2 выходной сигнал при изменении давления изменяется в пределах несколько милливольт, а для дополнительной мостовой схемы

3 выходной сигнал изменяется в пределах нескольких вольт.

С целью приведения обоих сигналов к виду, удобному для сравнения, а также для коррекции чувствительности сигналов в различных участках диапаэона измерения, в схему вакуумметра введены нармирующие усилители 9 и 11, на вход которых подается выходной сигнал мостовых схем 2 и 3 соответственно. Выходные сигналы с нормирующих усилителей 9 и 11 подаются на входы сумматора 10, с выхода которого сигнал поступает на измерительное устройство 12 °

Таким образом, предлагаемая параллельная одновременная работа двух мостовых схем на одно измерительное устройство позволяет исключить переключение режимов работы, а значит и гистерезис в показаниях теплоэлектрического вакуумметра.

С целью исключения ложных отсчетов, причиной которых могут служить импульсные помехи, попадающие в цепь обратной связи питания дополнительной мостовой схемы 3 особенно в области низких давлений, последняя подключена к источнику 1 питания через последовательно соединенные делитель 6 напряжения (R10, Rll), интегрирующую цепочку 7 (Cl R12) и трансформатор 8 сопротивления, выполненный например, по схеме эмиттерного повторителя.

Кроме ложных отсчетов, импульсные помехи могут возбуждать в цепи питания дополнительной мостовой схемы .

3 переходные процессы в виде затухающих низкочастотных колебаний, амплитуда которых пропорциональна амплитуде импульсной помехи, а длительность — инерционности чувствительного элемента R9 Наибольшая дополнительная погрешность от импульсных помех имеет место при низких давлениях,при которых соотношение между сигналом помехи и полезным сигналом, а также инерционность чувствительного элемента — наибольшие.

Введенные в тракт питания дополнительной мостовой схемы 3 последовательно включенные делитель 6 напряжения (R10, Rll), интегрирующая цепочка 7 (Cl, R12) и трансформатор 8 сопротивления обеспечивают защиту вакуумметра от действия импульсных помех путем подавления высокочастотных составляющих сигнала в (Rll/RIO+1) раз при беспрепятственном пропускании низкочастотных составляющих. Одновременно уменьшаются также амплитуда и длительность переходных процессов в дополнительной мостовой схе1 . Тепло электрический вакуумме тр, содержащий датчик сопротивления с электрическим разъемом с чувствительным и компенсационным элементами, включенными в мостовую измерительную схему и размещенными внутСоставитель Е.Пруцков

Редактор Н,Марголина Техред Л.Олейник . Корректор И.Муска

Заказ 6823/37

Тираж 778 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

1роизводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

% 12786 ме 3, вызываемых импульсными помехами. Это уменьшает соотношение между сигналом помехи и полезным сигналом, а значит уменьшает дополнительную погрешность измерения, вызываемую импульсными помехами.

Размещение термокомпенсационного сопротивления BS в кабельной части электрического разъема 5 позволяет уменьшить число герметичных электри- fQ ческих вводов в датчике 4 по крайней мере на один ввод, что существенно упрощает конструкцию датчика.

Экспериментальная проверка подтвердила возможность создания предлагаемого термоэлектрического вакуумметра. Применение предлагаемого вакуумметра наиболее целесообразно для контроля давления в широком интерва5 -L ле (10 -10 Da) в автоматически уп- 2б равляемых вакуумных системах с большим уровнем импульсных помех (т.е. установок с мощными потребйтелями; электроэнергии, которые необходимо включать и выключать по ходу 25 проведения процесса в зависимости от достигнутого давления) .

Формула изобретения

42 Ь ри корпуса датчика, источник питания, подключенный к мостовой схеме; и регистрирующий прибор, о т л ич ающий с я тем, что, с целью расширения диапазона измерений при одновременном уменьшении гистерезиса градуировочной характеристики, в датчик сопротивления введены дополнительные чувствительный и компенсационный элементы, первый из которых размещен внутри корпуса датчика, а второй — в кабельной части электрического разъема датчика, а в измерительную схему введены сумматор, два нормирующих усилителя и дополнительная мостовая схема, в которую включены дополнительные чувствительный и компенсационный элементы, при этом регистрирующий прибор подключен к выходу сумматора, входы которого соединены через нормирующие усилители с выходами обеих мостовых схем, причем дополнительный чувствительный элемент соединен с дополнительным компенсационным элементом, а их общая точка подключена к источнику питания.

2, Вакуумметр по п. 1, о т л и.ч а ю шийся тем, что, с целью повышения его помехозащищенности,источник питания подключен к дополнительной мостовой схеме через последовательно соединенные делитель напряжения; интегрирующую цепочку и эмиттерный повторитель.