Теплоэлектрический вакуумметр

 

Изобретение относится к вакуумной манометрии и может быть использовано для измерения давления разреженного газа. Целью изобретения является уменьшение погрешности вакуумметра от изменения ориентации преобразователя в пространстве. Для этого нити 12 и 13 терморезисторов имеют зигзагообразную конфигурацию из трех равных участков, образующих в пространстве три взаимно перпендикулярных ребра куба. Нити закреплены на непроводяпц1х опорах 4, 6 и 5, 7 в местах перегибов. В терморезисторах сумма тепловых потоков трех участков изменяется минимально при различной их ориентации в пространстве . Плотность теплового потока постоянна для всех участков нитей.Понижение давления приводит к увеличению температуры терморезисторов и разбалансу моста,являющемуся функцией давления . 3 ил. § (Л

СОЮЗ СОВЕТ(%ИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (51) 4 С 01 1. 21/12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3888397/24-10 (22) 22.04.85 (46) 23.01.87. Бюп. К- 3 (71) Пензенский политехнический институт (72) А.И.Тихонов, В.А.Васильев и С.Е.Тельпов (53) 53 1.788(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1171701, кл. С 01 L 21/12, 1983.

Авторское свидетельство СССР

¹ 491858, кл. G 01 L 21/12, 1973. (54) ТЕПЛОЭПЕКТРИЧЕСКИЙ ВАКУУ1Ф1ЕТР (57) Изобретение относится к вакуумной манометрии и может быть использовано для измерения давления разреженного газа. Целью изобретения является уменьшение погрешности вакуумметра от изменения ориентации преобразователя в пространстве. Для этого нити 12 и 13 терморезисторов имеют зигзагообразную конфигурацию из трех равных участков, образующих в пространстве три взаимно перпендикулярных ребра куба. Нити закреплены на непроводящих опорах 4, 6 и

5, 7 в местах перегибов, В терморезисторах сумма тепловых потоков трех участков изменяется минимально при различной их ориентации в пространстве. Плотность теплового потока постоянна для всех участков нитей. Понижение давления приводит к увеличению температуры терморезисторов и разбалансу моста, являющемуся функцией давления. 3 ил.

1285327

Изобретение относится к вакуумной манометрии, в частности к теплоэлектрическим вакуумметрам, и может быть использовано для измерения давления разреженного газа в вакуумных установках различного назначения.

Цель изобретения — уменьшение погрешности теплоэлектрического вакуумметра от изменения ориентации преобразователя в пространстве, 10

На фиг, 1 представлена схема теплоэлектрического вакуумметра; на фиг. 2 — манометрический преобразователь.

Теплоэлектрический вакуумметр содержит источник 1 питания, нагрузкой которого является мостовая измерительная цепь, образованная четырьмя элементами — плечами. Одна пара противолежащих плеч образована чувствительными элементами (терморезисторами с сопротивлениями R, и R4}.

Оба терморезистора идентичны между собой и смонтированы внутри корпуса 2 преобразователя.

Манометрический преобразователь

{фиг. 2) состоит из основания 3, на нем расположены стойки 4 и 5. На стойках закреплены токоизолированные ЗО опоры 6-9. Через токоизолированные. опоры 6 и 7, 8 и 9 от контактных выводов 10 и 11, 12 и 13 натянуты нити терморезисторов 14 и 15 так, что три равных участка образуют в пространстве взаимно перпендикулярные ребра куба.

Теплоэлектрический вакуумметр работает следующим образом. С помощью резистора R балансируют мостовую 4р схему (показания милливольтметра 16 устанавливают на нуль при начальном давлении, выбранном за точку отсчета). При понижении давления температура терморезисторов К< и К, увели- 45 чивается, что приводит к появлению разбаланса моста, являющегося функцией давления.

Благодаря предлагаемой конфигурации терморезистора сумма тепловых потоков трех участков изменяется минимально при различной ориентации в пространстве. Известно, что количество теплоты, отданное за счет конвекционного теплообмена1зависит от угла наклона поверхности и максимально при горизонтальном .положении. Количество теплоты определяется выражением

Q = Ч 8„,. = q S (sing) (1) Ян = Я + 02 + Чэ = Ч Б.т,+ Ч . эу q . 3 — q So (sin 4

q S,/sinoC2/+ q Sо/since /

= q 8.(»ng, +»n<,/ +

+ /з1п /) .. (2) Из выражения (2) видно, что количество теплоты, отдаваемое нитью, определяется произведением суммы синусов углов наклона трех участков нитей на количество тепла, отдаваемое одним участков нити, расположенном горизонтально. Величина Ч $ постоянная. Если для упрощения расчетов принять, что тепловой поток вертикально расположенного участка нити равен нулю, а сумма /sin g, +

+ /sinC z+ /sink>) — величина, меняющаяся от минимума 2 до максимума 2,44, то также меняется и общий тепловой поток. В этом можно наглядно убедиться, рассмотрев различные положения терморезистора в пространстве.

На фиг. За показаны участки нити терморезистора в осях координат

XYZ. Для участков 1 и 3, и ц

= 90, а участок. 2 — 0 = 00. Отсюда

/з1пМ, / + /s inc / + /s in+ /

/sin 9О / + /sin 0 / +

+/sin90/=1+0+1=2.

На фиг. 3 б для участков М и

0 0 о э = 45, oC, = 90, поэтому

/sin 90 / +

+ /sin 45 /

/sin 45 / + — 2,41. где q — плотность теплового потока;

S — эффективная площадь теплоотдачи, S — площадь терморезистора, 06 — угол между продольной осью терморезистора и нормалью.

Предлагаемая конструкция терморезистора образована тремя участками с равной площадью S . Плотность теплового потока Ч величина постоянная для всех участков нити. Количество теплоты, отдаваемое всей нитью, определяется суммой количества теплоты ее участков

1285327

Фиг. 1

В случае ориентации нити (фиг.Зв)

/ когда все три участка имеют равные углы наклона (aC = 54,7 ), сумма максимальна:

2/ / 3/ — /sin 54,7 / + /sin 54,7 / +

+ /sin 54,7 / = 2 44.

Таким образом, изменение теплового потока при различных положениях в пространстве у предлагаемой конструкции не превышает 20%.

Применение изобретения позволяет снизить чувствительность датчика к с> ау положению его в пространстве на 80 !.

Значительно меньшее изменение чувствительности при изменении положения датчика в пространстве приводит к повышению точности и стабильности.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

Теплозлектрический.вакуумметр, содержащий манометрический преобразователь с двумя термочувствительными нитями накала, закрепленными на токоподводах, включенных в плечи мостовой измерительной схемы, блок питания и регистрирующий прибор, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с

10 целью уменьшения погрешности от изменения ориентации преобразователя в пространстве, в нем каждая термочувствительная нить выполнена состоящей иэ трех последовательно сое15 диненных равных участков, образующих в пространстве три взаимно перпендикулярных ребра куба, причем в преобразователь введены четыре непроводящие опоры, каждая нить закреплена на двух опорах в местах перегиба, а соответствующие участки нитей расположены параллельно между собой.

1285327

Составитель О.Полев

Техред M.Õîäàèè÷ Корректор С.Шекмар

Редактор А.Сабо

Тираж 776 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 7635/43

Производственно-полиграфическое предприятие, r. ужгород, ул. Проектная, 4