DE1648592A1

DE1648592A1 - Messverfahren zur Messung kleiner Differenzdruecke

Info

Publication number: DE1648592A1
Application number: DE19671648592
Authority: DE
Inventors: Alfred Barz; Guenther Dr Reich
Original assignee: Leybold Heraeus GmbH
Current assignee: Balzers und Leybold Deutschland Holding AG
Priority date: 1967-10-25
Filing date: 1967-10-25
Publication date: 1971-04-01

Description

Messverfahren zur Messung kleiner Differenzdrücke Die Erfindung betrifft ein Messverfahren zur Messung kleiner Differenzdrücke unter Verwendung von mittelfrequenzgespeisten Piranisystemen, welche jeweils in den Rezipienten unterschiedlichen Druckes untergebracht und mit ihren Piraniwiderständen als Brückenwiderstände einer elektrischen BrUckenschaltung geschaltet sind.
Es ist bereits bekannt, die Druckdifferenz in zwei Vakuumrezipienten in der Weise zu messen, dass sich in den Rezipienten je ein Piraniwiderstand eines Piranimess befindet.
Diese Piraniwiderstände bilden Zweige einer elektrischen Wechselspannungsbrücke und werden durch den BrUckenstrom geheizt. Herrscht in den Vakuumrezipienten jeweils der gleiche Druckwert, so ist die Wärmeableitung an beiden Piraniwiderstdnden gleich gross, und es stellt sich somit an diesen ein gleicher Temperaturwert ein, welcher bei Ubereinstimmenden Systemgrdssen auch einen gleichen Widerstandswert im BrUckenzweig hervorruft. Damit ist die BrUcke abgeglichen und das in der BrUckendiagonalen liegende Messinstrument zeigt keinen Ausschlag. Andert sich der Druck in einem der Vakuumrezipienten, so ändert sich nachfolgend die Temperatur des entsprechenden Piraniwiderstandes, und die resultierende Widerstandsänderung stört das BrUckengleichgewicht. Das Messinstrument zeigt einen Ausschlag, der als Maß fflr die zu bestimmende Druckdifferenz festgestellt werden kann. Dieser Ausschlag ist aber in der beschriebenen Messanordnung von der Art der in den Vakuumrezipienten befindlichen Gase abhängig. Ausserdem hängt der Ausschlag des Messinstrumentes in komplizierter Welse vom Gesamtdruck und der Druokdifferenz ab.
Die Erfindung geht von der Aufgabenstellung aus, ein Messverfahren zur-Messung kleiner DifferenzdrUcke unter Verwendung vcn Piranisystemen anzugeben, welches gasartunabhEngig und mit günstiger Skalenteilung des Messinstrumentes ausgefUhrt werden kann. Das Kennzeichnende der Erfindung ist darin zu sehen, daR der Ausgang eines rUckkoppelbaren Verstärkers die Speisediagonale einer BrUckenschaltung speist, in deren einem BrUckenhalbzweig der erste Piraniwiderstand liegt und deren Anzeigediagonale mit dem Verstärkereingang des Verstärkers verbunden ist, dass ein zweiter BrUckenhalbzweig mit dem zweiten Piraniwiderstand parallel zum ersten Brückenhalbzweig geschaltet ist, dass in die Speisediagonale der BrUckenhalbzweige eine Meßspannung mit von der Frequenz der Ausgangsspannung des VerstErkers verschiedener Frequenz eingespeist wird, und dass der aus dieser Spannung resultierende Strom durch beide parallel liegende BrUckenhalbzweige als Maß des Differenzdruckes bestimmt wird.
Der zweite Piraniwiderstand ist so mit dem ersten parallel geschaltet und erreicht, wenn der Druck in beiden Vakuumrezipienten gleich ist, die gleiche Temperatur und damit den gleichen Widerstandswert. Andert sich der Druck in einem der Vakuumrezipienten, so ändert sich auch die Temperatur und damit der Widerstand des entsprechenden Piraniwiderstandes. Diese WiderstandsSnderung wird nunmehr durch einen beide BrUckenzweige durchfliessenden, zusätzlichen Meßstrom gemessen, welcher ein Maß fUr das DruckverhEltnis darstellt und nicht von der aasart abhängig ist.
In einer empfehlenswerten AusfUhrungsform sind die vom Versttlrker abgegebene Brückenspeisespannung und die Meßspannung Wechselapannungen von verschiedener Frequenz, wobei hinsichtlich der PrequenzabstEnde daraur zu achten ist, dass die BrUckenspeisespannung die Meßspannung nicht stdrte In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann entweder die Briickenspeisespannung oder die Meßspannung als Gleichspannung zugeführt werden, so dass entweder die Beheizung oder die Messung mit Gleichstrom erfolgt. Zweckmänssig erscheint es dabei, die eingespeiste Meßspannung als Gleichspannung zu wählen. Sofern zwei Wechselspannungen unterschiedlicher Frequenz benutzt werden, kann vorteilhaft die Frequenz der Meßspannung hdher liegen als die Frequenz der Ausgangsspannung des Verstärkers.
In der Zeichnung ist eine Schaltungsanordnung zur DurchfUhrung des erfindungsgemässen Meßverfahrens schematisch dargestellt.
Ein Resonanzverstärker 1 speist über Verbindungsleitungen 2, 3 eine aus den WiderstEnden 4, 5, 6 sowie einem ersten Piraniwiderstand 7 zusammengesetzte WechselspannuungsbrUckenschaltung.
Die Anzeigediagonale dieser Wechselspannungsbrückenschaltung liegt über Verbindungsleitungen 8 und 9 am Eingang des Resonanzverstärkers 1, welcher derart ausgebildet ist, dass der erste Piraniwiderstand 7 auf konstanter Temperatur gehalten wird.
Dieser erste Piraniwiderstand 7 befindet sich in einem ersten Vakuumrezipienten lo, wShrend ein zweiter Piraniwiderstand 11 in einem zweiten Vakuumrezipienten 12 untergebracht ist. Der zweite Piraniwiderstand 11 bildet zusammen mit einem weiteren BrUckenwiderstand 13 einen zweiten BrUckenhalbzweig entsprechend dem aus dem ersten Piraniwiderstand 7 und dem BrUckednwiderstand 4 gebildeten ersten BrUckenhalbzweig. Zwischen den Knotenpunkten der entsprechenden BrUckenhalbzweige liegt in einer Verbindungsleitung 14 ein Meßinstrument 15, welches zur Gleichstrommessung ausgelegt und durch eine vorgeschaltete Drossel 16 gegen Wechselspannungskompnenten geschUtzt ist. Wåhrend in dem beschriebenen Ausführungsbeispiel die elektrische Wechselspannungsbrückenschaltung von einem Resonanzverstärker 1 durch eine im Mittelfrequenzbereich liegende Speisewechselspannung gespeist wird, ist die Meßspannung als Gleichspannung gewählt und wird von einer Gleichspannungsquelle 17 zugeführt. Diese Gleichspannungsquelle 17 ist über Anschlussleitungen 18, 19 mit den Knotenpunkten der Brückenanzeigediagonalen verbunden. In der Anschlussleitung 19 befindet sich ein relativ hochohmiger Vorschaltwiderstand 20, welcher einen Kurzschluss der BrUckenwechselspannung über den geringen Innenwiderstand der Qeichspannungsquelle 17 verhindert.
Ebenso wird ein gleichspannungsmässiger Kurzsohluss über den Ausgang des Resonanzverstärkers 1 durch einen in der Yerbindungleitung 8 angeordneten Kondensator 21 verhindert. Die Verbindungsleitung 9 ist bei 22 geerdet.
Hinsichtlich der Steuerung des Resonanzverstärkers 1 aus der Anzeigediagonale der Wechselspannungsbrückenschaltung ist darauf hinzuweisen, dass es sich um eine Phasenlagensteuerung handelt, bei der die Phase zwischen 0 und +180° sprungartig wechselt. Dementsprechend bestimmt sich der Ausgang des ReßonanzverstErkers 1, der zur Speisung der elektrischen Wechselspannungsbrückenschaltung verwendet wird.
Die beiden Vakuumrezipienten 10, 12 sind durch eine Verbindungsleitung 23 mit Absperrventil 24 verbunden, so dass beim Offnen des Absperrventils 24 Druckausgleich hergestellt werden kann.
PATEMANSPRUCHE

Claims

PATENTANSPRUCHE 1. Messverfahren zur Messung kleiner DlfferenzdrUcke unter Verwendung von mittelfrequenzgespeisten Piranisystemen, welche jeweils in den Rezipienten unterschiedlichen Druckes untergebracht und mit ihren Piraniwiderständen als BrUckenwiderstände einerklektrischen BrUckens¢haltung geschaltet sind, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Ausgang eines rückkoppelbaren Verstärkers (1) die Speisedhgonale einer Brückenschaltung speist, in deren einem BrUckenhalbzweig (4, 7) der erste Piraniwiderstand (7) liegt und deren Anzeigediagonale mit dem Verstarkereingang des Verstärkers (1) verbunden ist, dass ein zweiter Brückenhalbzweig (11, 13) mit dem zweiten Piraniwiderstand (11) parallel zum ersten BrUckenhalbzweig (4, 7) geschaltet ist, dass in die Speisediagonale der BrUckenhalbzweige eine Meßspannung mit von der Frequenz der Ausgangsspannung des Verstärkers (1) verschiedener Frequenz eingespeist wird, unddass der aus dieser Spannung resultierende Strom durch beide parallel liegende BrUckenhalbzweige (4, 7 ; 11, 13) als Maß des Differenzdruckes bestimmt wird.
2. Meßverfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n nz e i c h n e t, dass die in die Spelsedagonale der Brückenhalbzweige eingespeiste Meßspannung eine Gleichspannung ist.
3. Meßverfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n nz e i e h n e t, dass die in die Speisediagonale der Brüokenhalbzweige eingespeiste Meßspannung eine Wechselspannung ist, deren Frequenz oberhalb der Frequenz der Ausgangsspannung des RosonanzvorstSrkers liegt.

L e e r s e i t e