Способ измерения вакуума

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскнк

Сов(налнстическик

Республик (ii 909607 (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 040780 (2I ) 2999384/18-10 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 280282. Бюллетень N98

Дата опубликованмя описания 280282

Р М g> з

G 01 (, 21/12

Государственный комнтет

СССР но делам нзобретеннй н открытнй

Р3) УДК 531. 788 (088.8) (72) Авторы изобретения

В.В. Бударин, Ю.A. Горшков, А.С. Уманский и В.И. Владимиров (; е (71) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ВАКУУМА

Изобретение относится к контроль« но-измерительной технике и может быть использовано для измерения низких давлений газовой среды в объектах, где температура существенно отличается от комнатной или неременна.

Известен способ измерения вакуума

Пирани, который использует зависимость температуры нагреваемого током резистивного термочувствительного элемента от интенсивности рассеивания тепла последним в газовую среду .

Интенсивность, рассеивания тепла определяется давлением и температурой исследуемой среды (1).

Наиболее близким является способ измерения вакуума, основанный на перегреве электрическим током термочувствительного резистора термоэлектрического датчика относительно газовой среды и измерении пронормированного времени охлаждения термочувствительного резистора после выключения перегревающего тока f2}.

Недостатком известного способа является низкая точность измерения, связанная с тем, что на начальном участке охлаждения, скорость процесса определяется, переходными характеристиками.

Цель изобретения — увеличение точности измерений за счет исключения влияния начального нерегулярного процесса охлаждения термоэлектрода. указанная цель достигается тем, что Предварительно определяют начальный отрезок времени процесса неустановившегося теплообмена с газом, а отсчет времени охлаждения начинают спустя указанный отрезок времени °

Термоэлектрод представляет собой, например, тонкую проволоку диаметром

0,01-0,05 мм илн спираль, размещенную непосредственно в измеряемом объеме или корпусе датчика, соединенном с исследуе им объемом. Нагрев осуществляется, например, пропусканием тока от стандартной зарядной линии, формирующей П-образный импульс.

На начальном (нерегулярном) отрезке времени охлаждения термоэлектрода зависимость его температуры от времени определяется выражением (для случая, когда термоэлектрод представляет собой металлическую проволоку) = "к М (т —4 .к)екри„д), 909607

Составитель И. Сумцов

Редактор С. Крупенииа Техред М. Тепер Корректор В. Синицкая

Эаказ 884/68 Тираж 883 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 где t — разность температур между поверхностью термоэлектрода и внешней стенкой (распределением температуры по сечению термоэлектрода пренебрегаем); К = 1,2,3. ° .; A) — константа, определяемая начальным 5 распределением температуры по длине термоэлектрода; f и Г - соответственно текущая длина, отсчитываемая от одного из концов термозлектрода длиной L и время1 Ч - функция теплоотдачи с боковой поверхности термоэлектрода; Py - сложная функция температуропроводности термоэлектрода, теплоотдачи с боковой поверхности и тепловых сопротивлений его концов, Только в регулярном режиме охлаждения, на который процесс охлаждения выходит с течением времени, всеми членами в выражении (1) можно пренебречь и температура описывается простым соотношением имеющим (для случая жестко термостатированных торцов) вид =А„у,вн(БЯв р(-"9 . "" )г<2> где Q, и С - соответственно температу-25 ропроводность и объемная теплоемкость проволочного электрода;Н - радиус L - длина; С1 и С „- параметры, характеризующие теплоотдачу за счет теплопроводности и излучения 30 с боковой поверхности.

Переписав выражение в квадратных скобках с учетом С )t = С Р (Р - дав" ление газа) =(vÄ(r)+c г

35 получаем, что à — (время, за которое проволочный электрод охлаждается в (, раз) есть линейная функция давления. Это дает возможность при реализации способа измерять время за которое в регулярном режиме электрод охлаждается в число раз, кратное, и определять давление по предварительно полученной линейной характеристике 1/т, = f(P). Дли- 45 тельность нерегулярного начального участка, начиная с которого следует проводить -отсчет времени охлаждения в 1 раз, легко определить предварительно по отклонению зависимости 50

Е. = к(г) ...,. й.

Экспериментальные измерения показывают, что за время начального нерегулярного участка проволочный термоэлектрод диаметром 0,05 мм охлаждается примерно в б раз. Использование этого участка для вычисления разряжения приводит к ошибке более

103.

Из формулы (2) следует, что время, за которое температура меняется в заданное количество раз, не зависит от абсолютной величины электросопротивления термоэлектрода и погрешности, связанные с влиянием отжига, воздействия агрессивных остаточных газов, ионизирующего излучения, и т.д., исключены.

Стационарные (постоянные) s течение времени измерения, составляющего, например, несколько секунд, искажения температуры по длине термозлектрода также принципиально не влияют на измерения.

Эти особенности позволяют прово)дить измерения, в частности при выСоких температурах и в агрессивных остаточных газах и существенно увеличить ресурс датчика, точность измерений и их скорость.

Формула изобретения

Способ измерения вакуума, основанный на перегреве электрическим током термочувствительного резистора теплоэлектрического датчика относительно газовой среды и измерении пронормированного времени охлаждения термочувствительного резистора после выключения перегревающего тока, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, предварительно определяют начальный отрезок времени процесса неустановившегося теплообмена с газом, а отсчет времени охлаждения начинают спустя указанный отрезок времени.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент CBlA )р 3580081 НК 73-399, 1971.

2. Авторское свидетельство СССР Ф 641288, кл. G 01 1, 21/12, 1977 (прототип) °