FR2511152A1 - METHOD OF USING APPROPRIATE PIRANI VACUOMETER RULE AND APPROPRIATE PIRANI VACUOMETER - Google Patents
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Abstract
PROCEDE D'UTILISATION D'UN VACUOMETRE A CONDUCTIBILITE THERMIQUE DE PIRANI REGLE ET VACUOMETRE DE PIRANI APPROPRIE A LA MISE EN OEUVRE DUDIT PROCEDE ET COMPRENANT UN FILAMENT INSERE DANS UN PONT 6. LE COURANT D'ALIMENTATION DU PONT QUE LA TENSION D'ALIMENTATION REGLEE FAIT CIRCULER EST UTILISE COMME MESURE POUR L'INDICATION DE PRESSION.PROCESS FOR USING A THERMAL CONDUCTIVITY VACUOMETER OF PIRANI RULE AND VACUOMETER OF PIRANI APPROPRIATE FOR THE IMPLEMENTATION OF THE SAID PROCESS AND INCLUDING A FILAMENT INSERTED IN A BRIDGE 6. THE SUPPLY CURRENT OF THE BRIDGE THAT THE SUPPLY VOLTAGE CIRCULATED IS USED AS A MEASURE FOR PRESSURE INDICATION.
Description
La présente invention concerne un procédé d'utilisation d'un vacuomètre àThe present invention relates to a method of using a vacuum gauge to
conductibilité thermique de Pirani Elle concerne aussi un thermal conductivity of Pirani It also concerns a
vacuomètre de Pirani approprié à la mise en oeuvre de ce procédé d'utili- Pirani vacuum gauge suitable for carrying out this method of use.
sation. Dans les vacuomètres à conductibilité thermique de Pirani réglés, tion. In the thermal conductivity vacuometers of Pirani set,
un filament est inséré dans un pont de Wheatstone La tension d'alimen- a filament is inserted into a Wheatstone bridge The power supply
tation appliquée à ce pont est réglée de façon que la résistance et par suite la température du filament soient constantes indépendamment de la chaleur dégagée En d'autres termes, le pont est toujours équilibré Cette régulation a une constante de temps de quelques millisecondes, de sorte tation applied to this bridge is set so that the resistance and consequently the filament temperature are constant regardless of the heat released In other words, the bridge is still balanced This regulation has a time constant of a few milliseconds, so
que les appareils réagissent très rapidement aux variations de pression. that devices respond very quickly to pressure changes.
La tension appliquée au pont est une mesure de la pression, car la trans- The voltage applied to the bridge is a measure of the pressure because the trans-
mission thermique du filament au gaz croît avec la pression Outre un faible temps de réponse, les vacuomètres à conductibilité thermique de Thermal mission of the gas filament increases with the pressure In addition to a short response time, the thermal conductivity vacuometers of
Pirani présentent l'avantage d'une étendue de mesure relativement grande. Pirani have the advantage of a relatively large measuring range.
Par suite de ces avantages, des vacuomètres à conductibilité thermique As a result of these advantages, thermally conductive vacuometers
de ce type sont utilisés de préférence pour la commande ou la surveil- of this type are preferably used for the control or monitoring of
lance de pressions Il est souvent nécessaire de prévoir des câbles de It is often necessary to provide
mesure relativement longs et différents selon les conditions locales - measure relatively long and different depending on local conditions -
entre la sonde de pression (le pont de mesure avec le tube de mesure) et between the pressure probe (the measuring bridge with the measuring tube) and
l'appareil d'alimentation, qui comprend notamment l'amplificateur déli- the power supply apparatus, which includes the amplifier
vrant la tension d'alimentation réglée du pont. setting voltage of the bridge.
Il en résulte un risque d'indication de pression faussée, car cette indication n'est pas faussée uniquement quand la résistance de ligne est This results in a risk of false pressure indication, since this indication is not distorted only when the line resistance is
faible par rapport à la résistance totale du pont de mesure. low compared to the total resistance of the measuring bridge.
Cet inconvénient est connu et on a déjà tenté de l'éliminer en dis- This disadvantage is well known and has already been
posant deux lignes supplémentaires pour la mesure sous résistance élevée laying two extra lines for high resistance measurement
de la tension appliquée directement au système de mesure Un appareil- voltage applied directly to the measuring system.
lage supplémentaire est toutefois nécessaire ainsi Cette disposition est en outre sensible aux dérangements Il est par ailleurs possible de However, this arrangement is sensitive to disturbances. It is also possible to
compenser la longueur des câbles à l'aide d'un diviseur de tension dis- compensate for cable length using a voltage divider dis-
posé en amont de l'appareil indicateur Cette solution présente l'incon- posed upstream of the indicating apparatus This solution presents the incon-
vénient suivant: l'équilibrage ne peut ktre effectué qu'après la mise next: the balancing can only be done after the
en service de l'appareil de mesure avec un câble déterminé, ce qui sup- in use of the measuring device with a specific cable, which
pose la présence d'un personnel qualifié à chaque modification locale. poses the presence of qualified personnel at each local modification.
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La présente invention a pour objets un procédé d'utilisation d'un vacuomètre à conductibilité thermique de Pirani réglé et un vacuomètre approprié à la mise en oeuvre dudit procédé et dans laquel la grandeur The subject of the present invention is a method of using a thermo-thermal vacuometer of Pirani set and a vacuometer suitable for the implementation of said method and in which the size
mesurée est indépendante des résistances-de ligne et de contact. measured is independent of line and contact resistances.
Selon une caractéristique essentielle de l'invention, le courant According to an essential characteristic of the invention, the current
que la tension d'alimentation réglée fait circuler dans le pont est uti- the regulated supply voltage circulates in the bridge is used
lisé pour l'indication de pression Une telle grandeur mesurée est indé- for the pressure indication. Such a measured quantity is inde-
pendante des résistances de ligne et de contact Cette solution ne pré- line resistance and contact resistance This solution does not pre-
sente en outre pas les inconvénients des solutions connues précitées pour Moreover, it does not suffer from the disadvantages of the known solutions mentioned above for
la suppression d'une indication de pression faussée. the suppression of a distorted pressure indication.
Selon une autre caractéristique de l'invention, l'alimentation d'une sonde de pression, comportant au moins le tube de mesure et les composants du pont de Wheatstone et d'un amplificateur, est également assurée par le circuit d'alimentation du pont Il est ainsi possible de renoncer à un According to another characteristic of the invention, the supply of a pressure sensor, comprising at least the measuring tube and the components of the Wheatstone bridge and an amplifier, is also provided by the bridge supply circuit. It is thus possible to give up a
câble à quatre conducteurs séparés entre la sonde de pression et un appa- cable with four separate conductors between the pressure probe and a
reil d'alimentation et d'indication Deux conducteurs suffisent alors pour ce cible souvent très long dans les applications de surveillance ou Power supply and indication Two drivers are sufficient for this often very long target in surveillance or
de commande de pression.pressure control.
Dans un vacuomètre de Pirani approprié à la mise en oeuvre du pro- In a Pirani vacuum gauge suitable for the implementation of the
cédé d'utilisation selon l'invention, un ampèremètre ou une résistance, à laquelle est affecté un appareil indiquant la chute de tension à ses bornes, est inséré dans la partie du circuit d'alimentation du pont située assigned to use according to the invention, an ammeter or resistor, to which is assigned an apparatus indicating the voltage drop across its terminals, is inserted into the part of the supply circuit of the bridge located
dans l'appareil d'alimentation et d'indication. in the feeding and indicating apparatus.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux Other features and advantages of the invention will be better
compris à l'aide de la description détaillée ci-dessous d'exemples de understood using the detailed description below of examples of
réalisation et du dessin annexé sur lequel la figure 1 représente un vacuomètre de Pirani avec un amplificateur séparé; embodiment and the accompanying drawing in which Figure 1 shows a Pirani vacuometer with a separate amplifier;
la figure 2 représente un vacuomètre de Pirani dans lequel l'amplifica- FIG. 2 represents a Pirani vacuometer in which the amplification
teur fait partie de la sonde de pression; et is part of the pressure sensor; and
la figure 3 représente un vacuomètre de Pirani dans lequel l'amplifica- FIG. 3 represents a Pirani vacuometer in which the amplification
teur fait également partie de la sonde de pression et qui utilise un The transmitter is also part of the pressure sensor and uses a
câble à deux conducteurs seulement. two-wire cable only.
Toutes les figures très schématisées représentent chacune la sonde de pression 1 à gauche et l'appareil d'alimentation-indication 2 All highly schematized figures each represent the pressure sensor 1 on the left and the supply-indication device 2
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à droite (encadré en tirets) Les deux parties sont réunies par un on the right (framed in dashed form) The two parts are united by a
câble 3, de longueur variable selon l'application. cable 3, variable length depending on the application.
Dans l'exemple de réalisation selon figure 1, la sonde de pres- In the exemplary embodiment according to FIG. 1, the pressure probe
sion 1 comprend le tube de mesure 4, dont l'enceinte intérieure est reliée à un récipient non représenté, dans lequel la pression doit 1 comprises the measuring tube 4, whose inner chamber is connected to a container not shown, in which the pressure must
être commandée ou surveillée par exemple. be controlled or monitored for example.
A l'intérieur du tube de mesure 4 se trouve le filament 5, inséré dans le pont de Wheatstone 6 avec les autres résistances 7, 8, 9 Les tronçons de ligne 11 et 12 situés dans la sonde de pression 1 font partie du circuit d'alimentation du pont Les tronçons de ligne 13 et 14 transmettent les fluctuations de tension du pont à l'amplificateur 15. Inside the measuring tube 4 is the filament 5, inserted into the Wheatstone bridge 6 with the other resistors 7, 8, 9. The line sections 11 and 12 located in the pressure sensor 1 are part of the circuit. supply of the bridge The line sections 13 and 14 transmit the voltage fluctuations of the bridge to the amplifier 15.
L'amplificateur 15 (amplificateur-régulateur) fait partie de l'ap- Amplifier 15 (amplifier-regulator) is part of the
pareil d'alimentation-indication 2 dans l'exemple de réalisation selon same supply-indication 2 in the embodiment according to
figure 1 C'est pourquoi le câble de liaison 3 comporte 4 conducteurs. This is why the connecting cable 3 has 4 conductors.
Les tronçons de ligne 16 et 17 forment la partie du circuit d'alimenta- The line sections 16 and 17 form the part of the feed circuit
tion du pont située dans l'appareil d'alimentation-indication Un ampère- the bridge located in the power-indicating device. An ampere-
mètre 10 est inséré dans le tronçon de ligne 17 Des variations de pres- meter 10 is inserted in line section 17 Variations of pressure
sion à l'intérieur du tube de mesure 4 font varier le courant qui circule dans le circuit d'alimentation du pont, est indiqué par l'ampèremètre 10 et constitue une mesure directe de la pression régnant dans le tube de mesure. L'exemple de réalisation selon figure 2 diffère de celui selon figure 1 en ce que l'amplificateur 15 fait partie de la sonde de pression 1 Il est certes plus nécessaire alors de transmettre les fluctuations de tension du pont à l'extérieur de la sonde de pression Le câble 3 est toutefois de nouveau constitué par quatre conducteurs, car l'alimentation de l'amplificateur 15 (source de tension 21) se trouve dans l'appareil The inside of the measuring tube 4 varies the current flowing in the supply circuit of the bridge, is indicated by the ammeter 10 and is a direct measurement of the pressure in the measuring tube. The exemplary embodiment according to FIG. 2 differs from that according to FIG. 1 in that the amplifier 15 is part of the pressure sensor 1. It is certainly no longer necessary then to transmit the voltage fluctuations of the bridge outside the probe. However, the cable 3 is again constituted by four conductors, since the power supply of the amplifier 15 (voltage source 21) is in the device
d'alimentation-indication La source de tension 21 est reliée à l'amplifi- The voltage source 21 is connected to the ampli-
cateur 15 par le câble 3 et les tronçons de ligne 22 et 23 Une autre différence par rapport à la figure 1 réside dans le remplacement de 15 by the cable 3 and the line sections 22 and 23 Another difference with respect to FIG. 1 is the replacement of
l'ampèremètre 10 par la résistance 18 avec un voltmètre 19 en dérivation. the ammeter 10 by the resistor 18 with a voltmeter 19 bypass.
L'appareil 19 indique la chute de tension aux bornes de la résistance 18. The apparatus 19 indicates the voltage drop across the resistor 18.
Cette indication correspond également au courant circulant dans Le tron- This indication also corresponds to the current flowing in
Con de ligne 17 et peut donc servir de mesure de la pression. Con line 17 and can therefore be used as a measure of pressure.
Dans l'exemple de réalisation selon figure 3, l'amplificateur 15 fait également partie de la sonde de pression 1 Afin de pouvoir utiliser un câble de liaison 3 à deux conducteurs seulement, des parties au moins In the exemplary embodiment according to FIG. 3, the amplifier 15 is also part of the pressure sensor 1. In order to be able to use a connection cable 3 with only two conductors, at least parts
du circuit d'alimentation du pont et du circuit d'alimentation sont iden- of the bridge supply circuit and the supply circuit are
tiques.ticks.
Dans l'exemple de réalisation selon figure 3, l'appareil d'alimenta- In the exemplary embodiment according to FIG. 3, the feeding apparatus
tion-indication 2 contient un circuit 25 dans lequel sont insérées la résistance 18 et la source de tension d'alimentation 21 Ce circuit se tion-indication 2 contains a circuit 25 in which are inserted the resistor 18 and the supply voltage source 21 This circuit is
prolonge dans la sonde de pression 1 par les tronçons de ligne 26 et 27. extends in the pressure probe 1 by the line sections 26 and 27.
Ces derniers sont shuntés par un stabilisateur de tension 28, dont la sortie est reliée par le tronçon de ligne 29 à l'amplificateur 15 et lui These are shunted by a voltage stabilizer 28 whose output is connected by the line section 29 to the amplifier 15 and it
délivre une tension constante.delivers a constant voltage.
L'exemple de réalisation selon figure 3 comprend en outre un tran- The exemplary embodiment according to FIG. 3 further comprises a tran-
sistor 31 inséré dans le circuit d'alimentation du pont et dont la base est reliée par la ligne 32 à la sortie de l'amplificateur 15 Le transistor 31 constitue la résistance variable dans le circuit d'alimentation du pont, permettant l'équilibrage permanent du pont de Wheatstone 6 Les fluctuations de courant que des pressions différentes à l'intérieur du tube de mesure 4 font apparaître dans le circuit d'alimentation du pont, constitué par les sistor 31 inserted in the power supply circuit of the bridge and whose base is connected by line 32 to the output of the amplifier 15 The transistor 31 constitutes the variable resistor in the power supply circuit of the bridge, allowing permanent balancing Wheatstone bridge 6 Fluctuations in current that different pressures inside the measuring tube 4 show in the bridge supply circuit, consisting of the
tronçons de ligne 25, 26 et 27, produisent des chutes de tension diffé- line sections 25, 26 and 27 produce different voltage drops.
rentes aux bornes de la résistance 18, de sorte que la pression désirée peut rents across the resistor 18, so that the desired pressure can
être lue sur l'indicateur 19 Ce dernier peut évidemment être remplacé par. read on the indicator 19 This can obviously be replaced by.
des moyens électroniques produisant des commandes ou régulations quelconques. electronic means producing any commands or regulations.
Dans l'exemple de réalisation selon figure 3, le circuit d'alimen- In the embodiment according to FIG. 3, the feed circuit
tation du pont contient en outre des barrières de protection 33 et 34, qui font également partie de la sonde de pression 1 Elles assurent une The bridge structure also contains protection barriers 33 and 34, which are also part of the pressure sensor 1.
protection contre l'explosion de la sonde de pression en service Ces élé- protection against the explosion of the pressure sensor in service These ele-
mènts de protection peuvent être constitués par exemple par des diodes protection leads can be constituted for example by diodes
Zener qui ont la propriété de limiter vers le haut d'éventuelles fluctu- Zener who have the property of limiting upward any fluctuation
ations de puissance, produisant des étincelles Il est également possible de monter ces éléments de protection 33 et 34 dans la partie du circuit d'alimentation du pont extérieure à la sonde de pression 1, soit par exemple Power generation, sparking It is also possible to mount these protection elements 33 and 34 in the part of the supply circuit of the outer bridge to the pressure sensor 1, for example
dans l'appareil 2.in the camera 2.
Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art au principe et aux dispositifs qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non'limitatifs, sans sortir Of course, various modifications may be made by those skilled in the art to the principle and to the devices that have just been described as non-limiting examples, without going out
du cadre de l'invention.of the scope of the invention.
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