Opis patentowy opublikowano: 15.11.1977 93209 MKP G01121/34 Int. CL2 GOIL 21/34 Twórcy wynalazku: Janusz Groszkowski, Stanislaw Pytkowski, Wlodzi¬ mierz Trzoch Uprawniony z patentu: Politechnika Warszawska, Warszawa (Polska) Urzadzenie do ciaglego i bezposredniego pomiaru wysokiej i bardzo wysokiej prózni metoda modulacyjna Wynalazek dotyczy urzadzenia do ciaglego i bez¬ posredniego pomiaru wysokiej i bardzo wysokiej prózni, metoda modulacyjna.Pomiar wysokiej i bardzo wysokiej prózni doko¬ nywany jest za pomoca prózniomierzowej glowicy jonizacyjnej. Zakres pomiarowy typowej glowicy jonizacyjnej, to jest zawierajacej anode, katode i kolektor jonów, ograniczony jest od strony wy¬ sokich prózmi istnieniem w obwodzie kolektora jo¬ nów pradów niezaleznych od cisnienia, zwanych pradami tla .Przy cisnieniach, dla których prad tla stanowi wyrazna czesc pradu jonowego beda¬ cego miara cisnienia, pomiar cisnienia jest obar¬ czony znacznym bledem. W przypadkach, gdy prad tla przewyzsza prad jonowy — pomiar cisnienia nie jest w ogóle mozliwy. Z tych wzgledów granice dolnego zakresu pomiarowego typowej glowicy przyjeto ustalac dla warunku, gdy prad tla jest równy jednej dziesiatej wartosci pradu jonowego.Rozszerzenie zakresu pomiarowego prózniomie¬ rzowej glowicy uzyskal P.A. Redhead (Rev. Sci Instr. 31, 343, 1960) przez modulacje pradu jono¬ wego w taki sposób, ze nie nastepowala modulacja pradu tla. W tym celu zostala wprowadzona do glowicy dodatkowa elektroda zwana modulatorem, której potencjal jest zmieniany, przykladowo, od potencjalu anody do potencjalu kolektora.Dzialanie modulatora moze byc dwojakiego ro¬ dzaju. W przypadku pierwszego rodzaju dla poten¬ cjalu modulatora równego potencjalowi anody jony dochodza tylko do kolektora i wystepuje w jego obwodzie duzy prad jonowy. Zmiana potencjalu modulatora na potencjal kolektora powoduje roz¬ plywanie sie jonów pomiedzy kolektor i modulator.Wystepuje wówczas w obwodzie kolektora mniej¬ szy prad jonowy.W przypadku drugiego rodzaju zmiana potencja¬ lu modulatora steruje strumieniem jonów. Gdy po¬ tencjal modulatora równy jest potencjalowi anody, jony doplywaja do kolektora, natomiast gdy poten¬ cjaly modulatora i anody nie sa równe, jony nie doplywaja do kolektora lub doplywa tylko ich ma¬ la czesc.Mozna powiedziec, ze w metodzie modulacyjnej zmiana potencjalu modulatora zmienia zawsze war¬ tosc pradu jonowego w kolektorze, zas nie zmienia wcale lub tylko w pomijalnie malej czesci prad tla. Dobór potencjalów modulatora uzalezniony jest od typu glowicy jonizacyjnej. Potencjaly dobiera sie tak, aby uzyskac duza glebokosc modulacji jo¬ nowej przy malej glebokosci modulacji pradu tka,* Stosowanie metody modulacyjnej w praktyce od¬ bywalo sie przez reczne przelaczanie obwodu mo¬ dulatora. Najpierw dokonywano odczytu pradu ko¬ lektora przy potencjale modulatora równym po¬ tencjalowi anody, po czym zmieniano potencjal modulatora i dokonywano drugiego odczytu pradu kolektora przy zmienionym potencjale modulatora.Miara cisnienia w metodzie modulacyjnej jest róznica dwóch wartosci pradu kolektora jonów 93 2093 przemnozona przez róznice wspólczynników okres¬ lanych dla danej glowicy. Przy systemie recznego przelaczania potencjalów modulatora pomiar cis¬ nienia wymaga wiec odczytu dwóch wartosci pra¬ dów kolektora, z uwzglednieniem przy tym okre¬ sów stanów nieustalonych, oraz dokonywania ope¬ racji rachunkowych.Przedmiot wynalazku charakteryzuje sie tym, ze na wyjsciu wzmacniacza korekcyjnego, przylaczo¬ nego poprzez elektrometr do kolektora jonów próz- niomierzowej glowicy jonizacyjnej, znajduje sie co najmniej jeden tor pamieciowy- skladajacy sie z 'dwóch ukladów pamieciowych. Wejscie kazdego ukladu pamieciowego jest polaczone z wyjsciem wzjfcacSacza ^korekcyjnego poprzez dwustanowy wylacznik/Wyjscie kazde ukladu pamieciowego jest pouczone z odpowiednim zaciskiem woltomierza bezpospai^i^^ lub jesli jest wiecej niz jeden tor pami£doMry* poprzez przelaczniki wielopozycyjne.' Urzadzenie ma ponadto zespól kluczujaco-syn- chronizujacy, którego wyjscia sa polaczone ze ste¬ rownikami dwustanowych wylaczników i przelacz¬ ników wielopozycyjnych. Urzadzenie ma takze uklad formowania potencjalu modulatora polaczo¬ ny wejsciem z jednym z wyjsc zespolu kluczujaco- -synchronizujacego, wyjsciem zas z modulatorem prózniomierzowej glowicy jonizacyjnej.Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przy¬ kladzie wykonania dwutorowego na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia urzadzenie w schemacie blokowym, zas fig. 2 przedstawia graficznie prze¬ biegi potencjalów w miejscach oznaczonych na fig. 1, w trzech kolejnych cyklach pomiarowych.Urzadzenie wedlug wynalazku sklada sie z próz¬ niomierzowej glowicy jonizacyjnej, zawierajacej modulator, z dwóch torów pamieciowych polaczo¬ nych z woltomierzem oraz z zespolu kluczujaco- synchronizujacego i ukladu formowania potencjalu modulatora glowicy.Kolektor C prózniomierzowej glowicy jonizacyj¬ nej 1 jest dolaczony poprzez elektrometr 2 do wejscia wzmacniacza korekcyjnego 3. Do wyjscia tego wzmacniacza sa dolaczone poprzez odrebne wy¬ laczniki dwustanowe 4-1, 5-1, 4-2, 5-2 dwa tory pa¬ mieciowe Tl i T2, z których kazdy zawiera dwa uklady pamieciowe. Jeden tor sklada sie z ukla¬ dów pamieciowych 6-1 i 7-1, zas drugi tor z ukla¬ dów pamieciowych 6-2 i 7-2. Wyjscia ukladów pa¬ mieciowych sa dolaczone parami do przelaczników wielopozycyjnych 8 i 9, do których z kolei jest do¬ laczony woltomierz 10 pradu stalego o bardzo duzej opornosci wewnetrznej. Pary ukladów pamiecio¬ wych laczone sa z woltomierzem 10 alternatywnie, to jest w jednej pozycji przelaczniki 8 i 9 lacza z woltomierzem 10 wyjscia ukladów pamieciowych toru Tl natomiast w drugiej pozycji wyjscia ukla¬ dów pamieciowych toru T2. Wszystkie wylaczniki 4-1, 5-1, 4-2, 5-2 i przelaczniki 8 i 9 sterowane sa z zespolu kluczujaco-synchronizujacego 11.Modulator M prózniomierzowej glowicy 1 jest polaczony z ukladem 12 formowania potencjalu modulatora. Uklad 12 sterowany jest z zespolu klu¬ czujaco-synchronizujacego 11.Dzialanie urzadzenia wedlug wynalazku opisano nizej z wykorzystaniem graficznie przedstawionych 1209 - ¦ *'. -. 4 na fig. 2 przebiegów potencjalów w róznych punk¬ tach urzadzenia.Cykl pomiarowy rozpoczyna sie w momencie skoku potencjalu modulatora M z niskiego pozio- 6 mu na poziom wysoki, a konczy w momencie na¬ stepnego takiego skoku. Dla przejrzystosci rozpa¬ trzone zostana trzy kolejne cykle pomiarowe.Pierwszy cykl pomiarowy obejmuje okres od to do t2. W czasie tO do tl modulator M znajduje sie na potencjale U12 wysokim, natomiast w czasie tl do t2 na potencjale U12 niskim. Czasy trwania im¬ pulsów zadawane sa z zespolu 11 do ukladu 12 for¬ mowania potencjalu modulatora.W czasie pierwszego cyklu pomiarowego wla- czane sa na przemian wylaczniki 4-1 i 5-1, przez co informacje o wartosci pradu jonowego w obwo¬ dzie kolektora C rejestrowane sa w parze ukladów pamieciowych 6-1 i 7-1 toru Tl. Uklad pamiecio¬ wy 6-1 rejestruje wartosc napiecia U3 wzmacnia- cza korekcyjnego 3 proporcjonalna do wartosci pra¬ du kolektora C przy wysokim potencjale U12 mo¬ dulatora M, to jest w czasie od tO do tl, zas uklad pamieciowy 7-1 rejestruje wartosc napiecia U3 wzmacniacza 3 proporcjonalna do pradu kolektora C przy niskim potencjale U12 modulatora M, to jest w czasie od tl do t2. Wylaczniki 4-2 i 5-2 sa w czasie pierwszego cyklu rozwarte.Drugi cykl pomiarowy obejmuje okres od t2 do t4. Informacje o wartosci róznicy pradów kolekto- 0 ra C zostaja teraz rejestrowane analogicznie do cyklu pierwszego, lecz przez uklady pamieciowe 6-2 i 7-2 toru T2 polaczone w tym cyklu wylacz¬ nikami 4-2 i 5-2 z wyjsciem wzmacniacza 3. Wy¬ laczniki 4-1 i 5-1 pozostaja w tym cyklu rozwarte.Jednoczesnie z rozpoczeciem drugiego cyklu po¬ miarowego nastepuje odczyt pomiaru dokonanego w cyklu pierwszym. Mianowicie w chwili t2 po¬ czatkujacej drugi cykl pomiarowy wylaczniki 8 i 9 lacza wyjscia ukladów pamieciowych 6-1 i 7-1 40 z woltomierzem 10. Woltomierz 10 wskazuje teraz róznice napiec U6-1 i U7-1 zarejestrowanych w ukladach pamieciowych 6-1 i 7-1. Napiecie U10 na zaciskach woltomierza 10 jest zatem proporcjo¬ nalne do cisnienia jakie panowalo w glowicy 1 w 45 pierwszym cyklu pomiarowym.Trzeci cykl pomiarowy obejmuje okres od t4 do t6. W cyklu tym informacje o wartosci róznicy pra¬ dów kolektora C rejestrowane sa znowu w ukla¬ dach pamieciowych 6-1 i 7-1, natomiast do wolto- 50 mierza 10 zostaja dolaczone wyjscia ukladów pa¬ mieciowych 6-2 i 7-2. Wskazanie woltomierza 10 odzwierciedla teraz cisnienie jakie panowalo w glo¬ wicy 1 w czasie drugiego cyklu pomiarowego.Urzadzenie wedlug wynalazku pozwala na ciag- 55 ly i bezposredni odczyt wartosci cisnienia bez ko¬ niecznosci dokonywania klopotliwych operacji ra¬ chunkowych. Cykliczna praca urzadzenia wplywa korzystnie na dokladnosc pomiaru, bowiem zmia¬ ny potencjalów modulatora dokonywane w jed- 60 nakowych odstepach czasu nie wywoluja róznych zmian cisnienia, jakie maja miejsce przy przelacza¬ niu obwodu modulatora po róznych, czesto przy¬ padkowych okresach odpoczynku. Dodatkowa ko¬ rzystna cecha urzadzenia jest moznosc rejestracji 65 wskazan woltomierza w przyrzadzie rejestrujacym, ? •93 209 6 jak tez moznosc wykorzystania napiec na wyjsciach torów pamieciowych do sterowania na przyklad ukladów automatycznej regulacji. • \- \ 1 t lO \\ \1 t3 l4 t5 t6 Fie. 2 Cena zl 10.— LDA — Zaklad 2 — Typo, zam. 15G3/77 — 115 szt. PL