JPH0533734B2 - - Google Patents

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JPH0533734B2
JPH0533734B2 JP60187542A JP18754285A JPH0533734B2 JP H0533734 B2 JPH0533734 B2 JP H0533734B2 JP 60187542 A JP60187542 A JP 60187542A JP 18754285 A JP18754285 A JP 18754285A JP H0533734 B2 JPH0533734 B2 JP H0533734B2
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JP
Japan
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rotating body
gas
temperature
calculation unit
pressure
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JP60187542A
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JPS6161030A (ja
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Kurisuteian Furemerai Yohan
Rindenau Berunto
Uitsutohaueru Kurausu
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Forschungszentrum Juelich GmbH
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Forschungszentrum Juelich GmbH
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L21/00Vacuum gauges
    • G01L21/16Vacuum gauges by measuring variation of frictional resistance of gases

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measuring Fluid Pressure (AREA)
  • Electrical Discharge Machining, Electrochemical Machining, And Combined Machining (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Magnetic Means (AREA)
  • Measuring Arrangements Characterized By The Use Of Fluids (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は気体摩擦真空計を用いて圧力を測定
する方法とこの方法を実施する気体摩擦真空計の
特殊な構成に関する。この気体摩擦真空計の測定
ヘツドには、磁界中で無接触に保持されている1
個の回転体があり、この回転体が周囲に配設され
ている駆動コイルによつて回転し、所定の最小回
転数以上に維持されている。気体の摩擦によつて
生じる回転体の回転数の減少は、駆動コイルに三
相交流発電機で発生する交番電流を連続的もしく
は間欠的に印加して相殺されている。回転体の回
転周波数を測定するため、測定ヘツドには計算ユ
ニツトに信号を送るセンサが配置されている。こ
の計算ユニツトは前記回転周波数の時間変化から
回転体の周りの気体の圧力を求める。
〔従来の技術〕
高真空領域の圧力を測定する測定器としては、
自由に回転する回転体を備えた気体摩擦真空計が
知られている(例えば、ドイツ特許第30 19 315
号明細書を参照)。周知の測定器の測定範囲は約
0.1ミリバール以下に制限されている。これは、
真空測定のために測定する気体の摩擦が高真空の
低い気体圧力で圧力に比例して増加し、より高い
圧力で非常に僅かにしか上昇しないと言うことに
基づく。気体の圧力が0.1ミリバール以上では、
気体の摩擦が気体の粘性によつて大体決まり、こ
の粘性は気体の圧力に殆ど無関係である。むし
ろ、この粘性は気体の温度に強く影響される。こ
れは、高い圧力で残つている気体摩擦の非常に僅
かな圧力依存性が粘性の影響に望ましくない程度
で重なり、圧力測定で不確実性を与える原因とな
つている。
回転体の最小回転数を維持する駆動コイルが発
生する回転磁界によつて、回転体が不規則に加熱
されるため、測定ヘツドを一定温度に維持するサ
ーモスタツトを使用しても、上記の問題を解決す
ることは不可能である。つまり、温度変動は不可
避である。このため、測定ヘツドと回転体を取り
囲む真空室との昇温が駆動コイル中で変換される
電力によつて行われている。従つて、回転体や真
空室を熱交換して、回転体の周りの気体に温度変
動が生じ、この温度変動が気体の摩擦に影響を与
える。このため、回転体で測定する気体の摩擦に
変化がある場合、この変化が温度の変化によるの
か、圧力の変化によるのか確認できない。従つ
て、測定ヘツドの熱の揺らぎが0.1ミリバール以
上の範囲で圧力測定するため、気体摩擦真空計の
使用を妨げている。
〔発明の課題〕
この発明の課題は、気体摩擦真空計の使用範囲
をより高い圧力まで拡張することにあり、また粘
性に影響され、温度による気体摩擦の変化を圧力
値に対して排除することにある。
上記の課題は、この発明により測定ヘツドの磁
界中の電気駆動コイルの間に、前記駆動コイルに
より回転し、所定の最小回転周波数以上に維持さ
れている一個の回転体を無接触で保持し、駆動コ
イルに三相交流発電機から交番電流を連続的また
は間欠的に印加して、気体摩擦のために生じる回
転体の回転数の減少を相殺し、回転体の回転周波
数を検出するために使用され、検出信号を計算ユ
ニツトに供給するセンサを測定ヘツドに配設し、
前記計算ユニツトが回転周波数の時間変化から回
転体の周りの気体の圧力を求める、気体摩擦真空
計を用いて圧力を測定する方法の場合、回転体の
駆動により気体に伝達される熱の影響が圧力測定
で補正されるように、計算ユニツトが更に回転体
の周りの気体の温度に関連する信号を出力するこ
とによつて解決されている。
更に、上記の課題は、この発明により交番電流
を給電される周囲に配設された駆動コイルで回転
し、測定ヘツドの磁界中に無接触で保持されてい
る回転体と、回転体の回転周波数を検出するため
測定ヘツドに配設されたセンサと、センサの信号
を受信して回転体の周りの気体の圧力を計算する
計算ユニツトとを備えた気体摩擦真空計の場合、
回転体の近くに気体の温度を測定する温度センサ
を配設し、これ等のセンサの信号が計算ユニツト
に伝送されることによつて解決されている。
更に、上記の課題は、この発明により交番電流
を給電される周囲に配設された駆動コイルで回転
し、測定ヘツドの磁界中に無接触で保持されてい
る回転体と、回転体の回転周波数を検出するため
測定ヘツドに配設されたセンサと、センサの信号
を受けて回転体の周りの気体の圧力を計算する計
算ユニツトとを備えた気体摩擦真空計において、
電力計を三相交流発電機に対して使用し、電力計
の信号を計算ユニツトに伝送していることによつ
て解決されている。
この発明の他の有利な構成は、特許請求の範囲
の従属請求項に記載されている。
〔作用〕
回転体の周りの気体の温度に関連する信号は、
回転体が駆動して昇温する気体の温度の影響を圧
力測定に対して補正するように計算ユニツトに入
力される。計算ユニツトは、この信号により気体
の粘性の変化による気体摩擦の温度変化に対する
修正値を算出する。この修正値は気体理論により
気体の温度と粘性の関係から求まる。それによる
と、粘性は気体の絶対温度の平方根にほぼ比例す
る。電気信号と回転体の周りの気体の温度との間
の関係は実験で定めることができ、気体の温度と
直線関係にある信号が好ましい。
この発明の有利な構成は、特許請求の範囲の第
2項の記載によれば、温度に関連する信号とし
て、間欠駆動した時の三相交流発電機の休止期間
中での回転体の回転周波数の時間的な減少を利用
している。回転体の回転数の減少は、投入すべき
発電機の実効出力に比例し、計算ユニツト中で圧
力計算の中間値として使用される。回転数の減少
が回転体の周囲の気体の温度に対する相関子とし
て採用されることは以下の考えによる。即ち、回
転体の回転数の減少から所定の最小回転周波数以
上に回転を維持するのに必要な駆動出力を求める
ことができる。この駆動出力は、測定ヘツドに温
度上昇を与える。しかし、気体の温度は瞬間的で
なく、測定ヘツドの熱容量でほぼ決まる時間の遅
れを伴つて生じる。この時間の遅れを考慮して、
回転体の回転数の減少が回転体の周りの気体の温
度に関連し、回転体の周囲を支配する温度を求め
る信号として使用できる。
回転を維持するために必要な三相交流発電機の
有効駆動出力は、この発電機の相対投入期間から
直接求まる(特許請求の範囲第3項)。有効駆動
出力は三相交流発電機の出力と相対投入期間の積
に等しい。従つて、出力が既知の場合には相対投
入時間のみ測定する必要がある。その場合、気体
の温度に関連する信号は上記の時間の遅れを考慮
に入れて求める必要がある。
上記の方法を実施するため、特許請求の範囲第
4項に記載する気体摩擦真空計の特別な構成が適
している。この発明によれば、測定ヘツドの回転
体の近くに、回転体の周りの気体の温度を測定す
る温度センサが配設してある。この温度センサの
信号は計算ユニツトに導入されて、気体の温度変
動が圧力測定時に配慮される。温度センサとして
は、熱電対あるいは測定抵抗を使用する。温度セ
ンサは主に回転体の近くに配置するので、直接調
べられない回転体のところの気体の温度と、温度
センサのところの温度との間に予想されるずれを
できる限り小さくする。
測定ヘツドの温度センサとして、コイルの抵抗
を測定する抵抗計に接続している一個またはそれ
以上の電気コイルを配設し、抵抗計の信号を計算
ユニツトに導入すると効果的である(特許請求の
範囲第5項)。この場合、測定ヘツドの構成部品
として既にあるコイルを用いると有利である。
特許請求の範囲第6項に記載する気体摩擦真空
計でも、測定ヘツドに特別な部品を必要としな
い。この気体摩擦真空計では、気体の温度に関連
する電気信号として三相交流発電機から供給され
る電力を利用している。ここで留意すべきこと
は、測定ヘツドの温度が発電機の出力の変化後、
測定ヘツドの熱容量に応じて時間の遅れを伴つて
現在値からずれていることである。出力の変化に
対する温度変化の上記時間の遅れを実験的に求
め、電気遅延回路または計算ユニツトで復元され
る。
〔実施例〕
第1図は球状の回転体2を備えた測定ヘツド1
を示す。回転体2は真空系に連結するため薄肉金
属円管3に封入されている。
磁性材料で作製された回転体2を無接触で保持
するには、2個の永久磁石4a,4bと2つの電
気コイル5a,5bおよび電気制御器6を用い
て、小電力で行われる。回転体2の周りに配設さ
れた他の4個のコイル7a〜7dは第1図でコイ
ル7a,7bしか見えないが、これ等4個のコイ
ルは回転体の横揺れを減衰させるためにある。
回転体2は、スイツチ9′と導線9″を介して三
相交流発電機9に接続する駆動コイル8a〜8d
によつて電気的に駆動される。回転体2は駆動コ
イルの間に位置している。回転体2の回転数を検
出するため、センサとして2個の検知コイル10
a,10bが使用されている。これ等の検知コイ
ルには、回転周波数と一緒に回る回転体の磁化成
分によつて回転数に同期した電圧が誘起する。こ
れ等の検知コイルは、第2図に示す機能ユニツト
として示す計算ユニツト11に接続されている。
検知コイルの信号は信号導線12を介して計算ユ
ニツトに導入される。この計算ユニツトは回転体
2の回転周波数の時間変化を求める。この変化か
ら、回転体の回りの気体の圧力や他のパラメータ
が算出される。
測定ヘツド1の内部には、回転体2の近くに温
度センサ13が配設されていて、この実施例では
真空系に通じる金属円管3に固定されている。金
属円管3の温度は、回転体を囲む気体温度に十分
良い近似で測定場所の温度に一致している。温度
センサ13は信号導線14を介して変換器15の
入力端に接続され、変換器の出力端は信号導線1
6を介して計算ユニツト11に接続されている。
変換器15では、温度センサ13からの出力信号
(電圧Uあるいは抵抗値R)が計算ユニツトに導
入される電圧UT変換される。
温度センサ13の代わりに、電気コイル5a,
5b,7a〜7dあるいは8a〜8dの一個また
はそれ以上を抵抗温度計として利用できる。この
実施例では、電気コイル7aから信号導線17を
介して抵抗値Rを取り出せことができ、この抵抗
値が変換器18で抵抗Rに比例して変わる電圧
UTに変換される。変換器18から信号導線19
が電気ユニツト11に通じている。
更に、この実施例では、三相交流発電機9の入
力出力が電力計として働く変換器20から取り出
せて、この変換器が信号導線21を介して三相交
流発電機に接続されている。変換器20から入力
出力U.Iに比例する電圧UPが出力し、信号導線2
2を介して積分器23に導入される。この積分器
は三相交流発電機の出力変化に対する温度変化の
時間の遅れを復元し、温度に対応する信号UT
信号導線24を介して計算ユニツト11に送る。
他の変換器25によつて、入力値として間欠動
作時の三相交流発電機の相対投入期間τのみが記
録されている。三相交流発電機9への接続は、こ
の場合、信号導線26が使用されている。回転体
を囲む気体の温度の目安として相対投入期間を使
用する前提は、発電機の出力がどんな投入期間で
も一定に維持されると言うことである。変換器2
5では、相対投入期間が電圧Uαに変換され、信
号導線27を介して積分器23に導入される。積
分器23は電圧Uαを変換器20から出力する電
圧UPと同じ方法で処理し、対応する電圧UTを計
算ユニツト11に供給する。
積分器23により、出力すべき圧力値の修正
は、圧力を算出する時に計算ユニツト11によつ
て求まる信号で行われる。信号値としては、三相
交流発電機が駆動出力を供給していない、つまり
発電機の中断期間にある測定ヘツド1の作動時の
回転体の回転数の減少が使用される。
最後に述べた3つの場合では、圧力値の温度修
正は測定ヘツド1に何も介入することなく行え
る。
【図面の簡単な説明】
第1図、一部を断面で示す測定ヘツドの斜視
図。第2図、計算ユニツトに信号を送る回路の回
路図。 図中参照符号:1……測定ヘツド、2……回転
体、3……金属円管、4a,4b……永久磁石、
5a,5b……電気コイル、6……制御器、7a
〜7d……電気コイル、8a〜8d……駆動コイ
ル、9……三相交流発電機、10a,10b……
検知コイル、11……計算ユニツト、12,1
4,16,17,19,21,22,24,2
6,27,28……信号導線、13……温度セン
サ、15,18,20,25……変換器、23…
…積分器。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 測定ヘツドの磁界中の電気駆動コイルの間
    に、前記駆動コイルにより回転し、所定の最小回
    転周波数以上に維持されている一個の回転体を無
    接触で保持し、駆動コイルに三相交流発電機から
    交番電流を連続的または間欠的に印加して、気体
    摩擦のために生じる回転体の回転数の減少を相殺
    し、回転体の回転周波数を検出するために使用さ
    れ、検出信号を計算ユニツトに供給するセンサを
    測定ヘツドに配設し、前記計算ユニツトが回転周
    波数の時間変化から回転体の周りの気体の圧力を
    求める、気体摩擦真空計を用いて圧力を測定する
    方法において、回転体の駆動により気体に伝達さ
    れる熱の影響が圧力測定で補正されるように、計
    算ユニツトが更に回転体の周りの気体の温度に関
    連する信号を出力することを特徴とする方法。 2 間欠的に駆動する場合、三相交流発電機の中
    断期間での回転体の回転周波数の時間的な減少を
    温度に関連した信号として使用することを特徴と
    する特許請求の範囲第1項に記載の方法。 3 三相交流発電機の相対投入期間を温度に関連
    した信号として使用することを特徴とする特許請
    求の範囲第1項に記載の方法。 4 交番電流を給電される周囲に配設された駆動
    コイルで回転し、測定ヘツドの磁界中に無接触で
    保持されている回転体と、回転体の回転周波数を
    検出するため測定ヘツドに配設されたセンサと、
    センサの信号を受信して回転体の周りの気体の圧
    力を計算する計算ユニツトとを備えた気体摩擦真
    空計において、回転体2の近くに気体の温度を測
    定する温度センサ13を配設し、これ等のセンサ
    の信号が計算ユニツト11に伝送されることを特
    徴とする気体摩擦真空計。 5 温度センサとしては、一個またはそれ以上の
    コイル7aを使用し、これ等のコイルの抵抗値を
    計算ユニツト11に対する信号として取り出せる
    ことを特徴とする特許請求の範囲第4項に記載の
    気体摩擦真空計。 6 交番電流を給電される周囲に配設された駆動
    コイルで回転し、測定ヘツドの磁界中に無接触で
    保持されている回転体と、回転体の回転周波数を
    検出するため測定ヘツドに配設されたセンサと、
    センサの信号を受けて回転体の周りの気体の圧力
    を計算する計算ユニツトとを備えた気体摩擦真空
    計において、電力計20を三相交流発電機9に対
    して使用し、電力計の信号を計算ユニツト11に
    伝送していることを特徴とする気体摩擦真空計。
JP60187542A 1984-08-28 1985-08-28 気体摩擦真空計とこの真空計を用いた圧力測定方法 Granted JPS6161030A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE3431517.9 1984-08-28
DE3431517A DE3431517C2 (de) 1984-08-28 1984-08-28 Verfahren zur Druckmessung mit einem Gasreibungsvakuummeter und Gasreibungsvakuummeter zur Durchführung des Verfahrens

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS6161030A JPS6161030A (ja) 1986-03-28
JPH0533734B2 true JPH0533734B2 (ja) 1993-05-20

Family

ID=6244028

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP60187542A Granted JPS6161030A (ja) 1984-08-28 1985-08-28 気体摩擦真空計とこの真空計を用いた圧力測定方法

Country Status (8)

Country Link
US (1) US4619144A (ja)
EP (1) EP0176735B1 (ja)
JP (1) JPS6161030A (ja)
AT (1) ATE57576T1 (ja)
CA (1) CA1229241A (ja)
DE (2) DE3431517C2 (ja)
DK (1) DK166048C (ja)
SU (1) SU1421267A3 (ja)

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Also Published As

Publication number Publication date
US4619144A (en) 1986-10-28
EP0176735A2 (de) 1986-04-09
JPS6161030A (ja) 1986-03-28
DK166048B (da) 1993-03-01
SU1421267A3 (ru) 1988-08-30
DE3431517C2 (de) 1986-09-04
DK390085D0 (da) 1985-08-27
DK390085A (da) 1986-03-01
DE3431517A1 (de) 1986-03-06
EP0176735A3 (en) 1988-10-12
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