Способ измерения давления газов

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ т,пт 556363

Союз Советских

Социалистических

Реслублин (51) М, Кл. - G 01L 9/12

G 01L 21/00 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 25.11.75 (21) 2192726/10 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 30.04.77. Бюллетень № 16

Дата опубликования описания 31.05.77

Государственный комитет

Совета Министров СССР (53) УДК 531.787(088.8) ло делам изобретений и открытии (72) Авторы изобретения

В. В. Беца и Ю. В. Попик

Ужгородский государственный университет (71) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ ГАЗОВ

Изобретение относится к технике измерения давления и может быть использовано в электровакуумной промышленности.

В современной вакуумной технике нашли применение способы измерения давления, основанные на различных физических явлениях.

Например, широко известен способ измерения давления, основанный на зависимости теплопроводности газа от давления. Теплоэлектрические маномеры, реализующие этот способ, широко применяются в промышленности.

Наиболее близким по технической сущности является способ измерения давления, основанный на измерении емкости сегнетоэлектрического конденсатора.

Однако он обладает недостаточной чувствительностью.

Кроме того, диапазон измерения его ограничен снизу давлением 10 †тор.

Целью настоящего изобретения является повышение чувствительности и расширение диапазона измерения в сторону низких давлений.

Эта цель достигается тем, что сегнетоэлектрический датчик предварительно обезгаживают в высоком вакууме, поддерживают датчик при температуре, равной температуре фазового перехода сегнетоэлектрика в вакууме и по изменению емкости за счет сдвига температуры фазового перехода сегнетоэлектрика, обусловленного адсорбцией на его поверхности молекул газа, определяют давление-.

На фиг. 1 показана зависимость a=f(T) сегнетоэлектрика SbSJ в вакууме 10 тор;

5 на фиг. 2 — зависимость е=/(Р ); на фиг.

3 — зависимосгь е= f (Р ) для сегнетоэлектрика ВаТ10з.

Сущность предлагаемого способа состоит в

10 следующем. Количество адсорбнрованных на поверхности твердого тела молекул зависит от давления адсорбента и температуры, Экспериментально установлена зависимость температуры сегнетоэлектрического фазового пе15 рехода от количества адсорбпрованных молекул. Датчик в виде плоского конденсатора с сегнетоэлектрическим диэлектриком (между металлическими электродами и диэлектриком имеется зазор) поддерживается прп темпера20 туре фазового перехода сегнетоэлектрпка в вакууме. При этом конденсатор имеет максимальную емкость (фиг. 1). Напуск газа в систему приводит к адсорбции, которая понижает температуру фазового перехода в зави25 симости от давления адсорбента. Поскольку температура датчика осталась без изменения, то в зависимости от давления адсорбента попадаем на различные участки зависимости диэлектрической проницаемости от давления

30 е(Р), в парафазе. Соответственно получаем

556363

10

2оО ЮО

РУг. 1

2,Ф

2,2

2,О

2 Ф b"

Риг. У различные значения е, а значит, и измеряемой емкости.

Диэлектрическая проницаемость сегнетоэлектриков SbSJ и ВаТ10з в точке фазового перехода составляет в вакууме 10 мм рт, ст.

14000 и 3000 единиц соответственно. При изменении давления от 10 до 760 мм рт. ст. диэлектрическая проницаемость сегнетоэлектрического конденсатора на основе SbSJ, стабилизированного при температуре, равной температуре фазового перехода, монотонно уменьшается от 14000 до 5500 — 6000 (фиг. 2, где кривая 1 — в атмосфере кислорода: кривая 2 — в атмосфере сухого воздуха). Для

BaTiO3 проницаемость аналогично уменьшается от 3000 до 1400 ед. в атмосфере кислорода (фиг. 3).

Для получения воспроизводимых значений сегнетоэлектрический датчик перед измерениями подвергают предварительной тренировке: откачивают в высоком вакууме 5 — 10 мин или прогревают в вакууме 2 — 5 мин при температурах выше точки фазового перехода на

50 — 100 С.

he

Чувствительность С= (Ле — изменение

ЬР диэлектрической проницаемости при изменении давления АР) сегнетоэлектрического датчика на основе SbSJ составляет: в интервале

10 — 0,1 мм рт. ст. -3000 ед/мм рт. ст.; в интервале 0,5 — 20 мм рт. ст. -130 ед/мм. рт. ст.; в интервале 30 †1 мм рт. ст. - 10—

20 ед/мм рт. ст.; в интервале 200 — 760 мм рт. ст. -4 — 5 ед/мм рт. ст.

Чувствительность сегнетоэлектрического датчика давления на основе BaTiO> составляет: в интервале 10 — 0,1 мм рт. ст.

600 ед/мм рт. ст.; в интервале 0,5 — 40 мм рт. ст. 20 ед/мм рт. ст.; в интервале 100—

760 мм рт. ст. 3 ед/мм рт. ст.

10 Предлагаемый способ измерения давления газов, основанный на сдвиге температуры сегнетоэлектрического фазового перехода при адсорбции, имеет более широкий, чем при известных, интервал измеряемых давлений

15 (10 — 760 мм рт. ст.) и высокую чувствительность.

Формула изобретения

Способ измерения давления газов с по2О мощью сегнетоэлектрического датчика, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения чувствительности и расширения диапазона измерения в сторону низких давлений, датчик предварительно обезгаживают в высоком ва25 кууме, поддерживают датчик при температуре, равной температуре фазового перехода сегнетоэлектрика в вакууме, и по изменению емкости за счет сдвига температуры фазового зо перехода сегнетоэлектрика, обусловленного адсорбцией на его поверхности молекул газа, определяют давление. с 1О

7 ф b g 1О Р 2тор

Рог.2