Способ динамической поверки манометров

 

Изобретение относится к вакууметрической технике и позволяет упростить процедуру определения пригодности к применению манометрических преобразователей путем динамического контроля чувствительности манометров на объекте, что особенно важно для вакуумных систем, использующих большое количество манометров. Поверка проводится измерением реакции манометра на небольшое количество пробного газа, подаваемого в вакуумную систему через клапан-натекатель, установленный в непосредственной близости от места установки манометра. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ "

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (51)5 G 01 L 27/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСНОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4622839/24-10 (22) 15. 11.88 (46) 07. 10.90. Бюл. Р 37 (71) Московский инженерно-физический институт (72) В.П.Шестак.и В.А.Агибалов (53) 531. 788 (088.8) (56) Vac. — Techn., 1981, v.30, 8, р ° 226-231. (54) СПОСОБ ДИНАМИЧЕСКОЙ ПОВЕРКИ

МАНОМЕТРОВ (57) Изобретение относится к вакуумметрической технике и позволяет

Изобретение относится к вакуумной метрологии и может найти применение на установках и комплексах, имеющих развитые вакуумные системы с большим числом манометров.

Цель изобретения — упрощение поверки и сокращение времени поверки за счет проведения ее без демонтажа манометров с трубопровода вакуумной системы, имеющей средства откачки.

Существо предлагаемого технического решения заключается в следующем. Известно, что градуировка или поверка любого средства измерения требует наличия образцового прибора и операции сличения в той или иной форме показаний поверяемого и образцового приборов. Известные способы поверки манометров включают в себя процессы формироВания эталонного давления, призванного играть роль показаний образцового прибора. Нп упростить процедуру определения пригодности к применению манометрических преобразователей путем динамического контроля чувствительности манометров на объекте, что особенно важно для вакуумных систем, использующих большое количество манометров. Поверка проводится измерением реакции манометра на небольшое количество пробного газа, подаваемого в вакуумную систему через клапаннатекатель, установленный в непосредственной близости от места установки манометра. 2 ил . поверка как операция установления пригодности средства измерения к применению, т, е. определение чувствиЩ тельности манометра S = ——

Д Р У где ДП вЂ” приращение величины выходного сигнала манометра при изменении давления на величину Д P 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 им1597638 пульсный напуск пробного газа, т.е. газа, чувствительность поверяемого манометра по которому известна (например, 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.1а изображена схема вакуумной системы, для которой решено уравнение нестационарного молекулярaP(X Е) ного потока вида

4t

3 Р(Х t) тъ Д. где 0 — коэффициент

8X диффузии пробного газа в остаточном

rase в вакуумной камере, равный

1/3 C v >d, с v) - средняя скорость молекул пробного газа, d - длина свободного пробега молекул пробного газа, P(X t) — давление пробного газа, заУ

35 висящее от координаты и времени.

На фиг,1б показан процесс распространения возмущения (увеличения давления) вдоль вакуумной системы после напуска в нее в момент t = 0 импульса

40 пробного газа. Начальное давление в системе считается равновесным и обозначено -P, L — длина системы, манометр P установлен на трубопроводе, соединяющем натекатель и насос N, в 4 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 выбрать

i0 соотношение х равным 1: 10, то давление в координате Х будет максимально и определяется иэ выражения где Q - амплитуда импульса проо:

Ер ного газа, S (Х ) — ффективная скорость стаф м качки вакуумной системы в месте установки манометра; — длительность импульса по"пр тока пробного газа; ь — газокинетическая постоянная вакуумной системы по пробному газу в месте ввода пробного газа.

Очевидно, что установившееся значение Р àêå практически равно отношеО ер нию — — — — — при условии, что

s эфФ(х„)

7 „ 33 . В случае трубопровода л где А — площадь поперечС ного сечения трубопровода длиной L

С - пропускная способность трубопроg,3 вода, равна 3,81 — —, - —, где

$ в.

Т и M . .— температура и масса проб1 ного газа, ф — диаметр трубопровода.

Однако достаточная чувствительнос.-ъ поверки (выше 637 от максимальной) .может быть получена при условии pp )p ((95Х при а )р=3 4, ) °

При приближении манометра к насосу увеличивается Я + и падает чувствительность поверки.

Таким образом, напуск заданного количества пробного газа („р С„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

1597638 для сравнения значения паспортной чувствительности поверяемого манометра.

На фиг.2 приведена функциональная схема устройства, позволяющего реализовать предлагаемый способ поверки манометров.

Устройство содержит вакуумную систему 1, состоящую из средств 2 откачки, электрoMarнитных клапановнатекателей 3, манометров 4, вакуумной камеры 5, аналоговые коммутаторы б и 7, измеритель 8 давления, вычислитель 9 с блоком памяти, индикатор

10 чувствительности, блок 11 управления клапанами, блок 12 управления.

Устройство работает следующим образом.

После установки манометра, например манометра Р, по сигналу иэ блока

12 управления коммутатор 6 подключает манометр Р, к измерителю давления, которым может являться вакуумметр, например, ВИЦ-АВ, выходной сигнал которого Ьо, соответствующий начальному давлению P в вакуумной камере 5, пос.

0 тупает в блок памяти вычислителя 9, которым может являться любая программируемая мини- или микроЭВМ. После этого блок 12 управления через коммутатор 7 подключает блок управления клапанами к клапану V, и вновь измеряется выходной сигнал манометра Р,, максимальное значение U которого так" же поступает в блок памяти вычислителя 9. После этого вычисляются вначале величины U-П, а затем коэффициент

S nacn чувствительности К = — — — — и посыП-Пе лаются в блок памяти вычислителя 9, где хранятся вплоть до следующей поверки манометра P, . При проведении очер едной или вне очер едкой поверки манометра P спустя определенное время, все описанные выше операции повторяются в той же последовательности, sa исключением вычисления коэффициента К, вместо которого вычисляется значение чувствительности манометра S=K(U,. -U,.), где индексы 1 принадлежат измерениям, проведенным во втором цикле. Полученное . отношение высвечивается на индихаторе 10 для информирования оператора вакуумной системы.

Очевидно, что описанная процедура поверки манометров подходит для манометров, имеющих линейные или квазиформул а изобретения

Способ динамической поверки манометров, включающий ввод пробного газа в вакуумную систему, в которой установлен поверяемый манометр, и последующее определение чувствительности S 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 Uo манометра, соответствующий начальному давлению в

55 линейные градуировочные характеристики. В случае необходимости проведения подобных поверок для любых ма5 нометров возникает потребность коррекции вычисленного значения S в зависимости от вида паспортной градуировочной характеристики поверяемого манометра, что может быть сделано программным путем с помощью вычислителя 9 °

Таким образом, предлагаемый способ обеспечивает проведение периодической очередной и внеочередной комплексной поверки манометров вакуумных систем беэ их демонтажа с вакуумных камер. Потребность в дополнительной установке внешних дозирующих устройств на вакуумную камеру можно

20 обеспечить при выпуске манометров, предусматривая в их конструкции внешнее дозирующее устройство, Введение малого количества пробного газа в любую вакуумную систему не представ25 ляет для нее опасности в случае выбора для этого момента времени, когда, например, не осуществляется физический процесс в вакуумной системе.

Дополнительным преимуществом

3ц предлагаемого способа является то, что поверка манометров может быть проведена при любом пробном газе °

Кроме того, способ может быть использован и при проведении поверки

35 масс-спектрометров, так как все доводы, справедливые для полного давления, справедливы и для парциальных давлений..

15976 8

S sec

U — U о редство т,качкй

0атк цки

=рЮ)У.р

Рd) 1

Импульс дробного

I газа

Ю вакуумной системе, затем вводят в систему импульс потока пробного газа, амплитуда и длительность С„ которого фиксированы, причем длительность импульса должна удовлетворять условию С < „ 6 3 а, где - газокинетическая постоянная вакуумной системы по данному пробному газу в месте ввода пробного газа, а расстояние от места ввода пробного rasa до поверяемого манометра должно быть не более 1/10 расстояния между поверяемым манометром и ближайшим к нему средством откачки вакуумной системы, измеряют при этом величину максимального выходного сигнала U манометра и определяют коэффициент чувствительности К по формуле где S — паспортная чувствительrte c.. ность данного манометра, затем при каждой последующей поверке измеряют при той же температуре вакуумной системы величину выходного сигнала Uz 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 U. манометра и вычисляют ве1 личину чувствительности S поверяемого ман ометра и з выражения S =K (U; -U ; ) .

1597638!

Риг,2

Составитель;О.Полев

Техред М.Ходанич Корректор C.meBKyH

Редактор Е.Папп

Заказ 3044 Тираж 459 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