DD281018A1

DD281018A1 - Messzelle fuer waermeleitungsvakuummeter

Info

Publication number: DD281018A1
Application number: DD32711689A
Authority: DD
Inventors: Juergen Brueckner; Peter Mueller; Eberhard Plotz
Original assignee: Hochvakuum Dresden Veb
Priority date: 1989-03-31
Filing date: 1989-03-31
Publication date: 1990-07-25

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Messzelle fuer Waermeleitungsvakuummeter. Sie ist vorzugsweise zur Anwendung in Waermeleitungsvakuummetern bestimmt, sie betrifft aber auch andere Messzellen fuer die Waermeleitfaehigkeit von Gasen. Das Ziel und die Aufgabe der Erfindung, den Einfluss der Umgebungstemperatur auf das Messergebnis zu kompensieren, wird dadurch geloest, dass im Messraum zwischen Messdraht und Gehaeusewand eine weitere, den Messdraht umschliessende Flaeche angeordnet ist, die den vom Messdraht ausgehenden Waermestrom aufnimmt. Die notwendige Zusatzheilung ist als Zweig in eine weitere, von der eigentlichen Messschaltung unabhaengige, Widerstandsbruecke eingebunden.

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung ist vorzugsweise zur Anwendung in Wärmeleitungsvakuumetern bestimmt. Sie betrifft aber auch andere Meßzellen für die Wärmeleitfähigkeit von Gasen.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Meßzellen für Wärmeleiiungsvakuummeter enthalten einen dünnen, elektrisch geheizten Meßdraht, der in einem auf Umgebungstemperatur befindlichen Gehäuse ausgespannt und Zweig einer äußeren Widerstands-Brücken-Schaltung ist. Druckabhängig führt das im Gehäuse vorhandene Gas einen Wärmestrom vom Draht zur Umgebung ab, und entsprechend ändern sich auch Temperatur und Widerstand des Drahtes. Die daraus resultierenden Veränderungen des Abgleichs der Widerstandsbrücke dienen entweder bei der ungeregelten Schaltung unmittelbar für die Druckmessung oder bei der geregelten Schaltung zum Nachstellen der Brückenspeisespannung, die auch als Meßsignal benutzt wird.

Leider hängt die Meßgröße nicht nur vom Gasdruck ab, sondern außerdem von der Grundeinstellung der Drahttemperatur, der Geometrie der Meßzelle, Eigenschaften des Meßdrahtes, der Gasart sowie der Umgebungstemperatur. Letztere kann an Vakuumanlagen in einem beträchtlichen Bereich schwanken, was ohne temperaturbezogene Nachkalibrierung zu entsprechend großen Druckmeßfehlern führt.

Zur Verringerung dieses Temperaturfehlors können in der Meßschaltung, abhängig von der Umgebungstemperatur, Korrekturen der Maßgröße vorgenommen werden. Bekannt ist das Einfügen eines geeignet temperaturabhängigen Widerstandes in einen äußeren Zweig der Brückenschaltung, mit dem der Einfluß der Umgebungstemperatur, zumindest für einen Druckwert, kompensiert und für den übrigen Bereich gemindert werden kann. In der DE-OS 3230405 wird zusätzlich außerhalb der Brücke ein weiterer temperaturabhängiger Widerstand eingesetzt und zur Nullpunktkorrektur in einer geregelten Brückenschaltung benutzt.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht darin, die dem Stand der Technik anhaftenden Nachteile zu beseitigen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Die funktioneile Abhängigkeit der Meßgröße eines Wärmeleitungsvakuummeters von den erwähnten Parametern ist nichtlinear und ihre Trennung ist nicht möglich. Daher ist es schwierig, eine für das gesamte Pararreterfeld gültige, in einem analogen Netzwerk zu realisierende Korrektur der Meßgröße bezüglich der Umgebungstemperatur vorzunehmen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, den Einfluß der Umgebungstemperatur auf das Ergebnis der Druckmessung zu minimieren. Erfindungsgercäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß im Meßraum, zwischen Meßdraht und Gehäusewand, eine weitere, den Meßdraht umschließende, Fläche zugeordnet ist, die den vom Meßdraht ausgehenden Wärmestrom aufnimmt und auf einer konstanten Temperatur Tk gehalten wird, die über der höchsten zu erwartenden Umgebungstemperatur Tw der Meßwand liegt.

Die notwendige Zusatzheizung der Fläche erfolgt mittels Stromdurchgang, wobei der Durchgangswiderstand als Maß der Temperatur Tk der Fläche dient und diese als Zweig in eine weitere, von der eigentlichen Meßschaltung unabhängige, Widerstandsbrücke eingebunden ist. Zweckmäßigerweise umgibt die zusätzliche, geheizte Fläche zylinderförmig den koaxial ausgespannten Meßdraht. Die zyliriderförmige Fläche kann aus Metallfolie, besser aber aus dünnem Widerstandsdraht, der schraubenlinienförmig mit geringer Steigung gewickelt ist, oder aus einer auf einem isolierenden Trägerrohr innen aufgebrachten, elektrisch leitenden Dünnschicht bestehen.

Ein solches elektrisch und wärmeleitungsrnäßig isolierendes äußeres Trägerrohr erweist sich auch dann als vorteilhaft, wenn, wie im Fall einer Drahtwendel oder eines Blechzylinders, die thermostatierte Fläche freitragend gestaltet werden könnte. Einerseits wird die Anordnung durch das Isolatorrohr mechanisch stabiler, andererseits verringert sich dadurch auch der für die Messung bedeutungslose, aber bei einer Thermostatierung aufzubringende Wärmestrom von der thermostatierten Fläche zur eigentlichen, auf Umgebungungstemperatur T_w liegenden Wand der Meßzelle.

Entscheidend für die Realisierung ist es, die zusätzliche, wärmeaufnehmende Fläche hinsichtlich ihrer geometrischen Struktur und ihres Volumens so zu gestalten, daß bei ihrer Thermostatierung mit üblichen, einer Meßzelle angemessenen Werten von Strom und Spannung gearbeitet werden kann.

Ausführungsbeispiel

Anhand eines Ausführungr.'jeispieles soll die Erfindung näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeiger

Fig. 1: einen Längsschnitt der erfindungsgemäßen Meßzelle und Fig. 2: das Schema der zusätzlichen elektrischen Schaltung.

Der Meßdraht 2 ist zwischen den elektrischen Zuführungen 3 und 4 ausgespannt. Die weiteren Zuführungen 5 und 6 in der Grundplatte V halten das Glasrohr 7. Im Inneren des Glasrohres V befindet sich eine aus Widerstandsdraht gewickelte Wendel 8. Die * «fandet 8 war ursprünglich auf einen nicht dargestellten Dorn gewickelt und hat sich nach Einführen in das Rohr und Entlernen des Domes auf Grund ihrer Federeigenschaften an die Innenfläche des Glasrohres 7 angelegt. Die Enden des gewendelten Drahtes 8 sind an den Zuführungen 5 und 6 befestigt.

Äußerlich ist an den Zuführungen 3 und 4 eine in bekannter Weise als geregelte oder ungeregelte Widerstandsbrücke ausgeführte Meßschaltung 9 angeschlossen. Über die Zuführungen 5 und 6 wird die Wendel 8 als Zweig in eine weitere geregelte Widerstandsbrückenschaltung eingebunden. Die gewünschte effektive Temperatur T_K der Wciidol 8 wird durch Vorgabe des Vergleichswiderstandes R_v eingestellt. Abweichungen der Wendeltemperatur Tk, und damit verbunden, ihres Widerstandes vom vorgegebenen Wert Ry würden die Drücke außer Abgleich bringen, und mittels des Verstärkers 10 wird die Brückenspeisespannung in bekannter Weise so nachgestellt, daß der Vorgabewert des Wendewiderstandes erhalten bleibt. Unabhängig von der Temperatur Tw an der nicht dargestellten Gehäusowand und unabhängig vom Gasdruck behalten daher die Wendel 8 und damit verbunden auch die gesamte Innenoberfläche des Glasrohres 7 die Temperatur Tk bei. Der für die Druc'.abhängigkeit der Meßgröße entscheidende Wärmestrom vom Meßdraht 2 nach dessen unmittelbarer Umgebung wird durch Schwankungen der Außentemperatur Tw nicht mehr beeinflußt. Das Meßsystem kann als Tauchsystem oder in einem rohrförmigen Gehäuse eingesetzt werden.

Claims

1. Meßzelle für ein Wärmeleitungsvakuummeter, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem geheizten Meßdraht (2) und der auf Umgebungstemperatur befindlichen, nicht dargestellten Gehäusewand eine zusätzliche, den Meßdraht (2) umschließ ande, auf konstanter Temperatur gehaltene, aus elektrisch leitendem Material bestehende, mittels direktem Stromdurchgang geheizte Fläche (8) angeordnet ist.

2. Meßzelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Fläche (8) und der Gehäusewand ein elektrisch und wärmeleitungsmäßig isolierender Körper (7) angeordnet ist.

3. Meßzelle nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fläche (8) unmittelbar auf dem isolierenden Körper (7) aufgebracht ist.

4. Meßzelle nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fläche (8) aus einer, aus einem Widerstandsdraht gewickelten, Wendel besteht und innen am isolierenden Körper (7) anliegt.

5. Meßzelle nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der durch die zusätzliche Fläche (8) gegebene elektrische Widerstand als Zweig einer zusätzlichen, von der Meßschaltung des Vakuummeters unabhängigen Widerstandsbrücke eingebunden ist, deren Speisespannung zur Konstanthaltung der Temperatur der Fläche (8) nachgeregelt wird.