Патент ссср 411335
ОПИСАНИЕ 4И335
ИЗОБРЕТЕН ИЯ
К АВТОРСКОМУ СВйдЕТЕДЬСТВУ
Союз Советских
Социалистических
Республик
Зависимое от авт. свидетельства №
М, Кл. С Oll 27j00
Заявлено 02.Х11.1971 (№ 1720372/18-10) с присоединением заявки №
Приоритет
Опубликовано 15.1.1974. Бюллетень № 2
Дата опубликования описания 17Х.1974
Государственный комитет
Сонета Министров СССР аа делам изааретений и открытий
УДК 531.787(088.8) Автор изобретения Б. Н. Рузин
Заявитель Специальное конструкторское бюро аналитического приборостроения
АН СССР
СПОСОБ КАЛИБРОВКИ МИ КРОМЛНОМЕТРА
Изобретение относится к вакуумной технике, в частности к мембранно-емкостным микроманометрам и может быть использовано при их калибровке.
Известный способ калибровки микроманометров предусматривает сравнение показаний калибруемого манометра с отсчетом давления по компрессионному манометру типа МакЛеод а. В связи со сложностью конструкции, неудобством в эксплуатации и наличием открытых поверхностей ртути манометры МакЛеода не нашли широкого применения и имеются только в специализированных организациях. В связи с этим калибровка микроманометра связана с демонтажом его с работаюшей установки и перевозкой в специализированную организацию. Это усложняет процесс калибровки. В то же время микроманометр нуждается в калибровке в процессе эксплуатации всякий раз при смене мембраны, изменении температуры датчика и периодически во времени.
Целью изобретения является обеспечение возможности калибровки микроманометра в процессе эксплуатации без использования эталонного манометра, т. е. упрощение процесса калибровки. Это достигается тем, что сначала выравнивают давление в обеих полостях датчика, балансируют мостовую схему изменением емкости в смежном с датчиком плече Мостовой схемы, увеличивают электрическую емкость датчика, вторично балансируют мостовую схему изменением емкости в противоположном датчику плече мостовой схемы и по
5 величине изменения этой емкости определяют постоянную микроманометра.
Блок-схема микроманометра, реализующая этот способ изображена на чертеже.
На чертеже приняты следующие обозначе10 ния: 1 — мостовая схема; 1 — датчик микроманометра с емкостью C„; 2 — усилитель сигнала разбалапса мостовои схемы; 3 — синхронный детектор; 4 — генератор переменного напряжения; 5 — источник напряжения компен15 canèè; 6 — блок питания; 7 — индикаторный прибор; С вЂ” конденсатор постоянной емкости в противоположном, по отношению к датчику
1, плече мостовой схемы; C — конденсатор постоянной емкости в плече мостовой схемы, 20 включенный последовательно с датчиком 1;
C3 — конденсатор постоянной емкости в смежном с датчиком 1 плече мостовой схемы: С„, и C,, — переменные подстрочные конденсаторы в смежном с датчиком 1 плече мостовой
25 схемы; ЛС вЂ” конденсатор постоянной емкости;
ЛС; — конденсатор переменной емкости; К вЂ” ключ; 8 — микрометрическое устройство для плавной регулировки емкости АС< с лимбам, оцифрованным в единицах, пропорциональных
30 постоянной К микроманометра.
411335
Cg = (ЛС,) 15
Датчик 1 микроманометра представляет собой две герметичные камеры, разделенные металлической мембраной. В одной из камер, параллельно плоскости мембраны располагается неподвижный электрод, образующий с мембраной емкость С,, включенную в мостовую схему. Разность давлений в измерительной и сравнительной камерах обуславливает прогиб мембраны и вызывает связанное с этим изменение емкости Cg. Изменение емкости С„. приводит к разбалансу мостовой схемы и появлению выходного сигнала, который после усиления и детектирования вызывает отклонение стрелки индикаторного прибора 7. Начальный прогиб мембраны компенсируется за счет сил электростатического взаимодействия путем подачи компенсирующего напряжения с выхода источника 5 между мембраной и электродом датчика 1. При этом исчезает сигнал разбаланса мостовой схемы и стрелка индикаторного прибора 7 устанавливается на нулевое положение. Разность давлений в камерах датчика 1 ЛР определяют из выражения:
ЛР = U С,/2е R„= KU, 1 где ЛР— разность давлений в измерительной и сравнительной камерах датчика 1;
U — напряжение компенсации;
C — емкость датчика 1; в — диэлектрическая постоянная;
R — радиус неподвижного электрода;
7(— постоянная микромапометра.
Из выражения (1) видно, что постоянная К мпкромапометра зависит от величины емкости
С„, датчика !. Очевидно, что, зная в каждый данный момент емкость С.„датчика 1, можно определить постоянную микроманометра К.
Для определения емкости С датчика 1 уравнивают давление с обеих сторон мембраны н производят балансировку мостовой схемы с помощью емкости, расположенной в смежном
= датчиком 1 плече мостовой схемы. Затем параллельно датчику 1 подсоединяют постоянную емкость ЛС и изменением емкости ЛС, в противоположном датчику 1 плече моста снова производят балансировку мостовой схемы.
При этом величина изменения этой емкости (ЛС ) пропорциональна постоянной микроманометра (К).
Возможность электрической калибровки япкроманометра обеспечивается тем, что в измерительную мостовую схему прибора введены дополнительные емкости ЛС и ЛСь ключ
К н микрометрическое устройство 8 для изменения емкости ЛС, с лнмбом, оцифрованным в величинах постоянной К микроманометра.
Исходя из основного уравнения (1) и уравнения баланса мостовой схемы
C,=С, — hC 2 лс, можно показать, что, если сбалансировать мостовую схему 1 с помощью емкостей С„, (грубая балансировка) и С, (тонкая балансировка), затем подсоединить параллельно датчику
1 емкость ЛС и снова сбалансировать мостовую схему с помощью емкости ЛСь то при постоянных величинах емкостей С, С, величина изменения емкости ЛС, непосредственно связа»а с величиной емкости С датчика 1.
На практике, в связи с наличием фазовых искажений, трудно получить идеальную балансировку мостовой схемы, поэтому при первичной калибровке микроманометра снимакп характеристику:
ЛС вЂ” величина изменения емкости ЛС, в противоположном датчику 1 плече мостовой схемы.
Принимая во внимание выражение (1) имеем
К = (С, ) = (ЛС,), что позволяет проградуировать шкалу, связанную с изменением емкости ЛС, непосредственно в величинах постоянной микромапометра К.
Изменение емкости ЛС, осуществляют с помощью перемещения микрометрнческого устройства 8, шкала которого калибруется в единицах, пропорциональных постоянной микроманометра К.
В процессе эксплуатации калибровка микроманометра производится в следующей последовательности: выравнивают давление в обеих плоскостях датчика 1; балансируют мостовую схему с помощью емкостей C„, и C„,;ñ помощью переключателя К параллельно датчику
1 подсоединяют емкость ЛС; производят балансировку мостовой схемы с помощью емкости ЛС, определяют постояниуlo микромаиометра К по специально проградуированной шкале, связанной с изменением емкости (бе1ется отчет по лимбу микрометрического устройства 8). Момент баланса мостовой схемы определяется по индикаторному прибору 7.
С целью повышения точности калибровки, емкость в плече моста, противоположном дат° ику 1 выполняют в виде постоянной емкости
С и переменной добавки к ней ЛСь Погрешность калибровки зависит от стабильности емкостей C, ACi.,C и ЛС и может быть сделана весьма малой.
Предмет изобретен пя
Способ калибровки микроманометра, содержащего включенный в мостовую схему мембрапно-емкостный датчик, выполненный в виде герметичной камеры, разделенной мембраной на две полости, отличающийся тем, что, с целью упрощения процесса калибровки, выравнивают давление в обеих полостях датчика, балансируют мостовую схему изменением емкости в смежном с датчиком плече мостовой схемы, увеличивают электрическую емкость датчика, вторично балансируют мос;овую схему изменением емкости в противоположном датчику плече мостовой схемы, и по величине изменения этой емкости определяют постоянную микром анометр а.
Редактор М. Андреева
Составитель О, Полев
Техред Т. Ускова
Корректор Н. Аук
Заказ 1121715 Изд. № 1157 Тираж 760 Подписное
ЦНИИПИ Г осударственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий
Москва, 5Ê-35, Раушская наб., д. 4/5
Типография, пр. Сапунова, 2
