Способ измерения давления газа

Авторы патента:

G01L21/12 - с помощью измерения изменений электрического сопротивления измерительных элементов, например нитей; вакуумметры Пирани

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-вувЂ” (22) Заявлено 04.01.78 (21) 2563129/18-10 с присоединением заявки № 2746630/18-10 (23) ПриоритетвЂ” (51) М. Ул.

G 01 1.21/12

Геаударстеекиые кемитет

Опубликовано 07.07.81. Бюллетень №25 (53) УДК531.787 (088.8) йо аелам изобретений и етхаытий

Дата опубликования описания 17 07.81 (72) Авторы изобретения

Л. П. Филиппов и С. Н. Нефедов

j1$ i: t»

FX.:

Московский ордена Ленина и ордена Трудового асйого " -. (71) Заявитель хе

Знамени государственный университет им. М. В. Ломоносова (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ ГАЗА

Изобретение относится к области измерительной техники в частности к способам измерения давления газов.

Известны способы измерения давления газа на основе измерения тепловых характеристик исследуемого газа (1).

Известен также способ измерения дав5 ления газа, основанныи на измерении его тепловых характеристик, заключающийся в размещении нагреваемого датчика в исследуемом газе (2), Недостатками известного решения являются: низкая точность измерения давлений в пределах от 10 до 50 мм рт.ст., узкий диапазон измеряемых давлений, так как используется стационарный нагрев датчика, при котором невозможно судить о скорости измерения температуры датчика. 15

Целью изобретения является устранение указанных недостатков.

Поставленная цель достигается тем, что датчик подвергают нестационарному нагреву, определяют скорость изменения его температуры, по которой судят о тепловой активности газа, а его давление определяют по зависимости. м с,л (4) где Р -давление газа;

-коэффициент тепловой активности газа;

R, -универсальная газовая постоянная;

М -молекулярный вес газа;

С -удельная теплоемкость;

А-коэффициент теплопроводности;

Т -абсолютная температура газа.

Величина - может быть вычист лена или определейа путем измерения в при одном известном давлении P.

Предложенный способ заключается в следующем.

В эксперименте непосредственно измеряется скорость измерения температуры датчика, по которой судят о коэффициенте тепловой активности газа. который связан с другими свойствами газа следующим соотношением:

3= р Х С,, (2) где р -удельная плотность газа.

Известно, что в широком диапазоне давлений величины Д и С практически не зависят от давления, а р в том же интервале давлений подчиняется уравнению

РтГ =1

М1 (й

Формула изобретения з 845

Из выражений (3) и (2) следует формуР

Из формулы (1) видно, что давление газа прямо пропорционально квадрату коэффициента тепловой активности газа.

Формула (1) справедлива в диапазоне давлений от 10 до 10 бар. При высоких давлениях в эту формулу необходимо ввести малые поправки, учитывающие отклонение газа от идеальности.

КТ

Для конкретного газа величину ® можно вычислить из табличных даннь1х и предлагаемый способ поэтому не требует калибровки, может применяться в качестве абсолютного.

Данный способ применим и для газов, состав которых неизвестен. Для этих газов необходимо измерить в при некотором известном давлении Р и определить упомянутую величину P по формуле (1) (калибровка по одной точке) .

Существенная зависимость коэффициента тепловой активности газа от давления в широком состоянии газа обеспечивает высокую точность измерения давления газа и дает возможность расширить диапазон измеряемых давлений вплоть до тысяч бар.

028 усиливается усилителем 7 и измеряется вольтметром названного усилителя. Фильтр 8 препятствует проникновению высокочастотного сигнала на вход усилителя T. Для точного измерени я коэффициента усилителя используется ц0ль эталонного сигнала, поступающего с генератора 3 через делитель К Я0.

Величина сигнала с генератора 3 контролируется по вольтметру 9.

Сигнал разбаланса моста «Е» связан с коэффициентом тепловой активности через

10 «в» следующим соотношением:

Е =-0 <8-8,), (e) где -коэффициент тепловой активности газа в баллоне датчика 2; - зависит от параметров датчика и электрических параметров схемы и для конкретных усилий является величиной извне.

Измеряя величины Е и зная величины g и в из формулы (4), можно определить коэффициент тепловой активности исследуе20 мого газа в, а давления вычислить по формуле (1).

Изобретение позволяет повысить точность и расширить диапазон измерения.

Схема одного из возможных устройств, реализующих данный способ измерения давления газа, приведена на чертеже.

Исследуемым газом с давлением Ро заполняют ячейку, в которой находится малоинерционный датчик-зонд 1, представляющий собой полоску тонкой металлической фольги. Этот зонд включен в одно из плеч дифференциального моста переменного тока, в другое плечо которого включен аналогичный датчик-зонд 2. Этот зонд находится в ячейке известного давления P или в вакууме.

На вход от генератора 3 (типа ГЗ вЂ” 33) и батареи 4 подается низкочастотный сигнал, содержащий постоянную составляющую

Генератором 5, частота которого в сотни раз больше частоты генератора 3, производится балансировка моста по постоянному току, контролируемая микровольтметром 6. В этих условиях сигнал разбаланса моста по переменному току пропорционален скорости изменения температуры и обусловлен различием тепловых активностей газов, находящихся при давлениях Р, и Ро. Этот сигнал

Способ измерения давления газа, основанный на измерении его тепловых характеристик, заключающийся в размеще30 нии нагреваемого датчика в исследуемом газе, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и расширения диапазона измерения, подвергают датчик нестационарному нагреву, определяют скорость изменения его температуры, по которой судят о

35 коэффициенте тепловой активности газа, а его давление P определяют по зависимости

RT гле g -уннверсаляняя газовая постоянная; м -молекулярный вес газа;

C óäåëüíàÿ теплоемкость;

3l - коэффициент теплопроводности;

Т-абсолютная температура газа;

®-коэффициент тепловой активности газа.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 336553, кл. G 01 L 21/14, 28.01.71.

2. Авторское свидетельство СССР

М» 491858, кл. б 01 L 21)12, 02.01.73.

845028

Составитель В. Козлов