RU2134423C1 - Process of measurement of modulus and direction of velocity vector of rarefied gas flow and device for its implementation - Google Patents
Process of measurement of modulus and direction of velocity vector of rarefied gas flow and device for its implementation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2134423C1 RU2134423C1 RU97105506A RU97105506A RU2134423C1 RU 2134423 C1 RU2134423 C1 RU 2134423C1 RU 97105506 A RU97105506 A RU 97105506A RU 97105506 A RU97105506 A RU 97105506A RU 2134423 C1 RU2134423 C1 RU 2134423C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gas
- collector
- cathode
- voltage source
- ions
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)
- Measurement Of Radiation (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для исследования динамики газовых потоков в верхних слоях атмосферы и в аэродинамических установках. The invention relates to measuring technique and can be used to study the dynamics of gas flows in the upper atmosphere and in aerodynamic installations.
Известен способ измерения скорости разреженного газового потока путем создания ионной метки ионизацией газа сфокусированным электронным пучком и регистрации времени пролета ионами метки заданного базового участка, в конце которого прикладывают импульс поперечного электрического поля (авт. св. СССР N 1081545, кл. G 01 P 5/18). A known method of measuring the speed of a rarefied gas stream by creating an ionic tag by ionizing the gas with a focused electron beam and recording the transit time by the ions of the tag of a given base section, at the end of which a transverse electric field pulse is applied (ed. St. USSR N 1081545, class G 01
Недостатком данного способа является погрешность, возникающая из-за расплывания метки ионов как под действием их объемного заряда, так и в результате рассеяния на частицах газа. Этот способ не позволяет определять направление вектора скорости газового потока. The disadvantage of this method is the error arising due to the spreading of the ion label both under the influence of their space charge and as a result of scattering by gas particles. This method does not allow to determine the direction of the velocity vector of the gas stream.
Также известен способ измерения трехмерного вектора скорости газового потока, реализуемый ионизационным анемометром (авт. св. СССР N 913260, кл. G 01 P 5/18), заключающийся в том, что излучение радиоактивного изотопа, помещенного на внутреннюю поверхность сферы, ионизирует газ между сферой и электродами коллектора, помещенными в сферу. Между сферой и электродами коллектора создают электрическое поле. На электродах возникают токовые сигналы, поступающие на коммутатор. Под действием газового потока возникают разности между указанными сигналами. Вектор скорости потока 
Недостатком данного способа измерения является недостаточно высокая точность измерения. Это обусловлено тем, что высокоэнергетичные частицы, возникающие в результате радиоактивного распада, способны обеспечить лишь очень низкую степень ионизации газа при пониженных давлениях газовых потоков и, следовательно, возникает необходимость измерения предельно малых ионных токов ~10-13 А, соизмеримых с уровнем фона, что требует применения высокопрецизионных усилителей.Also known is a method of measuring a three-dimensional velocity vector of a gas flow, implemented by an ionization anemometer (ed. St. USSR N 913260, class G 01
The disadvantage of this method of measurement is not a sufficiently high measurement accuracy. This is due to the fact that high-energy particles resulting from radioactive decay can provide only a very low degree of gas ionization at reduced gas flow pressures and, therefore, it becomes necessary to measure extremely small ion currents of ~ 10 -13 A, commensurate with the background level, which requires the use of high-precision amplifiers.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу измерения является способ измерения скорости и направления газового потока, реализуемый расходомером (патент US N 4471654 (МКИ: G 01 F 1/56; НКИ: 73-189), заключающийся в отделении от исследуемого газового потока части газа, ионизацию его c помощью зажигания коронного разряда в этой части газа, введение ионов в объем исследуемого потока и регистрацию распределения тока ионов, увлекаемых исследуемым потоком, с помощью секционированного ионного коллектора расходомера. Closest to the technical nature of the proposed measurement method is a method of measuring the velocity and direction of the gas stream, implemented by the flowmeter (US patent N 4471654 (MKI: G 01 F 1/56; NKI: 73-189), which consists in separating parts from the gas stream under study gas, its ionization by ignition of a corona discharge in this part of the gas, the introduction of ions into the volume of the stream under study, and the distribution of the current distribution of ions carried away by the stream under study using a sectioned ion collector of the flow meter.
Недостатком данного способа измерения является наличие сильной, неоднородности коронного электрического разряда, возмущающей исследуемый поток газа при низких давлениях и скоростях. А влияние сильно неоднородного электрического поля при движении ионов в исследуемом газовом потоке к коллектору приводит к еще большему расширению (расплыванию) пучка ионов в радиальном направлении, что снижает точность измерения скорости и направления потока газа. The disadvantage of this measurement method is the presence of a strong, inhomogeneous corona electrical discharge, disturbing the gas flow under study at low pressures and speeds. And the influence of a strongly inhomogeneous electric field during the movement of ions in the studied gas flow to the collector leads to even greater expansion (spreading) of the ion beam in the radial direction, which reduces the accuracy of measuring the velocity and direction of the gas flow.
Известна установка, осуществляющая измерение скорости разреженных газовых потоков по способу, описанному в авт. св. СССР N 1081545, кл. G 01 P 5/18. Она содержит узел для фокусировки электронного пучка в определенной точке исследуемого газового потока, пластины ускорителя образовавшихся ионов и коллектор ионов. A known installation that performs the measurement of the speed of rarefied gas flows by the method described in ed. St. USSR N 1081545, class G 01 P 5/18. It contains a node for focusing the electron beam at a certain point in the gas flow under study, a plate of the accelerator of the formed ions and an ion collector.
Недостатком этого устройства является то, что его точность зависит от точности определения расстояния между точкой фокусировки электронного пучка в газовом потоке и точкой поворота ионов из-за конечности геометрических размеров регистрирующего устройства и его конструкцией, включающей отклоняющие пластины и коллектор. А это дополнительно требует применения сложной электронной системы регистрации и точной синхронизации момента включения ускоряющего электрического поля с включением электронного пучка. The disadvantage of this device is that its accuracy depends on the accuracy of determining the distance between the focus point of the electron beam in the gas stream and the ion turning point due to the finiteness of the geometric dimensions of the recording device and its design, including deflecting plates and a collector. And this additionally requires the use of a complex electronic registration system and accurate synchronization of the moment of switching on the accelerating electric field with the inclusion of the electron beam.
Кроме того, эта конструкция не позволяет определять направление вектора скорости газового потока. In addition, this design does not allow to determine the direction of the velocity vector of the gas flow.
Ионизационннй анемометр (авт. св. СССР N 913260), позволяющий проводить измерение трехмерного вектора скорости газового потока, содержит усилительную систему и ионизационний датчик, выполненный в виде прозрачной для газового потока сферы, покрытой изнутри радиоактивным препаратом, при этом в центре сферы расположен секционированный коллектор, который представляет собой сферический изолятор по меньшей мере с шестью электродами, равноудаленными друг от друга и подключенными к усилительной системе через коммутатор. The ionization anemometer (ed. St. USSR N 913260), which makes it possible to measure the three-dimensional vector of the gas flow velocity, contains an amplification system and an ionization sensor made in the form of a sphere transparent to the gas flow, coated from the inside with a radioactive preparation, while a sectioned collector is located in the center of the sphere , which is a spherical insulator with at least six electrodes equidistant from each other and connected to the amplification system through a switch.
Недостатком этого анемометра является то, что ионизация газа происходит не только внутри сферы, но и вне ее. Ионы, возникающие вне сферы и увлекаемые потоком газа на коллектор, вносят значительную погрешность. The disadvantage of this anemometer is that gas ionization occurs not only inside the sphere, but also outside it. Ions that arise outside the sphere and carried away by the gas flow to the collector introduce a significant error.
Наличие коллектора в виде внутренней сферы приводит к возмущению (искажению) исследуемого газового потока, что тоже снижает точность измерения скорости газового потока. The presence of a collector in the form of an inner sphere leads to perturbation (distortion) of the investigated gas flow, which also reduces the accuracy of measuring the gas flow velocity.
Кроме того, применение радиоактивного препарата наносит вред окружающей среде. In addition, the use of a radioactive preparation is harmful to the environment.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству для измерения модуля и направления вектора скорости разреженного газового потока является расходомер (патент US N 4471654), содержащий камеру, через которую пропускается измеряемый поток газа, размещенные в ней соосно по обе стороны исследуемого потока газа источник ионов и секционированный ионный коллектор. Источник ионов размещен в камере, ось симметрии которой перпендикулярна камере, через которую проходит исследуемый поток, и включает электрод, размещенный на внутренней поверхности торцевой стенки камеры, а на противоположной торцевой стенке размещен электропроводный диск с центральным отверстием для формирования ионного пучка. С помощью схемы питания между секциями коллектора и электродом ионного источника поддерживается разность потенциалов. Кроме того секции коллектора подключены к соответствующим усилителям. The closest in technical essence to the proposed device for measuring the module and the direction of the velocity vector of a rarefied gas stream is a flow meter (US Pat. No. 4,471,654) containing a chamber through which a measured gas stream is passed, an ion source placed coaxially on both sides of the gas stream under study, and sectioned ion collector. The ion source is placed in a chamber, the axis of symmetry of which is perpendicular to the chamber through which the flow under study passes, and includes an electrode placed on the inner surface of the chamber end wall, and an electrically conductive disk with a central hole for forming an ion beam is placed on the opposite end wall. Using a power circuit between the collector sections and the electrode of the ion source, a potential difference is maintained. In addition, the collector sections are connected to the respective amplifiers.
Недостатком описанного выше устройства является то, что оно не обеспечивает высокой точности измерения за счет расплывания ионного пучка при движении ионов в исследуемом газовом потоке от источника ионов к коллектору. Кроме того форму и силу тока ионного пучка можно регулировать только, изменяя или расстояние между иглой (коронный разряд на которой является источником ионов) и поверхностью электропроводного диска с центральным отверстием, или диаметр отверстия в этом диске. Необходимость такой регулировки возникает при изменения давления газа в потоке или модуля скорости потока, для того, чтобы обеспечить достаточно высокую точность измерения. Однако изменять геометрические размеры устройства в процессе проведения измерений не всегда предоставляется возможным, например, при исследовании аэродинамических характеристик атмосферы Земли иди других планет при помощи автоматических спутников. The disadvantage of the device described above is that it does not provide high measurement accuracy due to the spreading of the ion beam during the movement of ions in the studied gas stream from the ion source to the collector. In addition, the shape and current strength of the ion beam can only be adjusted by changing either the distance between the needle (the corona discharge on which is the ion source) and the surface of the electrically conductive disk with a central hole, or the diameter of the hole in this disk. The need for such adjustment arises when the pressure of the gas in the stream or the modulus of the flow rate changes in order to ensure a sufficiently high measurement accuracy. However, it is not always possible to change the geometric dimensions of the device during the measurement process, for example, when studying the aerodynamic characteristics of the Earth’s atmosphere or other planets using automatic satellites.
Таким образом, в основу настоящего изобретения положена задача обеспечения средств для повышения точности измерения модуля и направления вектора скорости разреженного газового потока. Thus, the present invention is based on the task of providing means for improving the accuracy of measuring the module and the direction of the velocity vector of a rarefied gas stream.
Настоящее изобретение касается способа и устройства для измерения скорости газового потока. The present invention relates to a method and apparatus for measuring a gas flow rate.
Поставленная задача решена тем, что в способе для измерения модуля и направления вектора скорости разреженного газового потока, включающем отделение от исследуемого газового потока части газа, ионизацию его путем зажигания в этой части газа электрического разряда, введение ионов в объем исследуемого потока и регистрацию распределения тока ионов, увлекаемых исследуемым потоком, с помощью секционированного ионного коллектора измерительного устройства, создают однородное ускоряющее электрическое поле в исследуемом газовом потоке вдоль оси аксиальной симметрии измерительного устройства. The problem is solved in that in the method for measuring the module and the direction of the velocity vector of a rarefied gas stream, comprising separating a portion of the gas from the test gas stream, ionizing it by igniting an electric discharge in this part of the gas, introducing ions into the volume of the stream under study, and registering the ion current distribution , carried away by the studied stream, using a sectioned ion collector of the measuring device, create a uniform accelerating electric field in the studied gas stream along l axis of axial symmetry of the measuring device.
Способ реализуется с помощью устройства, содержащего камеру, через которую пропускается измеряемый поток газа, размещенные в ней по обе стороны исследуемого потока газа источник ионов, выполненный в виде аксиально-симметричной газоразрядной камеры с непроницаемыми для исследуемого газового потока боковой и одной торцевой стенками, с анодом, размещенным на внутренней поверхности указанной торцевой стенки, и катодом в качестве другой ее торцевой стенки с центральным отверстием, а секционированный ионный коллектор, причем газоразрядная камера размещена соосно секционированному ионному коллектору, электроды которого через соответствующие последовательно соединенные дифференциальные усилители и регистраторы соединены с камерой, и источник высокого напряжения, подключенный одним из выводов к аноду, в которое введен дополнительный источник напряжения, включенный между катодом и коллектором, при этом источник высокого напряжения другим своим выводом подключен к катоду. The method is implemented using a device containing a chamber through which a measured gas stream is passed, an ion source placed in it on both sides of the gas stream under study, made in the form of an axially symmetric gas discharge chamber with side and one end walls impermeable to the gas stream under study, with an anode placed on the inner surface of the specified end wall, and the cathode as its other end wall with a Central hole, and a partitioned ion collector, and gas discharge the camera is placed coaxially with the partitioned ion collector, the electrodes of which are connected through the corresponding series-connected differential amplifiers and recorders to the camera, and a high voltage source connected by one of the terminals to the anode, into which an additional voltage source is connected, connected between the cathode and the collector, while the source is high voltage its other output is connected to the cathode.
Техническим результатом от воздействия на движение ионов в исследуемом газовом потоке однородного ускоряющего электрического поля, направленного вдоль оси аксиальной симметрии измерительного устройства, является увеличение ионных токов на коллекторе устройства и уменьшение распыления регистрируемого ионного потока, что повышает точность измерения скорости газового потока. The technical result from the effect on the movement of ions in the studied gas stream of a uniform accelerating electric field directed along the axis of axial symmetry of the measuring device is to increase the ion currents on the collector of the device and reduce the spraying of the recorded ion flow, which increases the accuracy of measuring the gas flow velocity.
Для реализации этого способа в предлагаемом измерительном устройстве введен дополнительный источник напряжения, включенный между катодом и коллектором, при этом катод соединен с другим выводом источника высокого напряжения, питающего разряд в газоразрядной камере. To implement this method, the proposed measuring device introduced an additional voltage source connected between the cathode and the collector, while the cathode is connected to another terminal of the high voltage source supplying the discharge in the gas discharge chamber.
Именно такое подключение источника высокого напряжения к аноду и катоду, и дополнительного источника напряжения к катоду и коллектору позволяет одновременно зажигать разряд между анодом и катодом, и ускорять ионы в измерительной камере в однородном электрическом поле. It is this connection of a high voltage source to the anode and cathode, and an additional voltage source to the cathode and collector that allows you to simultaneously ignite the discharge between the anode and cathode, and to accelerate the ions in the measuring chamber in a uniform electric field.
Таким образом, предлагаемые способ измерения и устройство для его осуществления соответствуют критерию изобретения "новизна". Thus, the proposed measurement method and device for its implementation meet the criteria of the invention of "novelty."
Воздействие однородного ускоряющего электрического поля на ионы при использовании ионного пучка для измерения скорости потока газа выявляет новые свойства пучка, которые используются в измерительном процессе, что позволяет сделать вывод о соответствии предлагаемого технического решения критерию "изобретательский уровень". The influence of a uniform accelerating electric field on ions when using an ion beam to measure the gas flow rate reveals new properties of the beam, which are used in the measurement process, which allows us to conclude that the proposed technical solution meets the criterion of "inventive step".
Для пояснения способа измерения необходимо пояснить следующее. Ионы пучка, попадая в измерительную часть камеры, рассеиваются на нейтральных частицах исследуемого газа, приобретая в среднем компоненту скорости газового потока, и одновременно дрейфуют в направлении коллектора под действием электрического поля между коллектором и катодом разрядной камеры. Если скорость потока равна нулю, то ионы попадают на электроды коллектора симметрично относительно его центра, лежащего на оси симметрии пучка, и сигнал, получаемый от дифференциального усилителя, равен нулю. Если в некотором произвольном направлении имеется поток газа, то на электродах коллектора ориентированных в этом направлении ионный ток увеличивается, а на электродах, не совпадающих с этим направлением, уменьшается. Это приводит к появлению разностных сигналов с соответствующих пар электродов, ориентированных в направлении потока. Величина разности ионных токов однозначно определяет модуль вектора скорости, а известное положение электродов, на которых разностный сигнал имеет наибольшую величину, определяет его направление. Далее точность изложенного выше способа измерения модуля и направления вектора скорости газового потока будет зависеть в основном от числа пар секций коллектора. To explain the measurement method, it is necessary to clarify the following. The beam ions, falling into the measuring part of the chamber, are scattered on the neutral particles of the test gas, acquiring the average component of the gas flow velocity, and simultaneously drift towards the collector under the action of an electric field between the collector and the cathode of the discharge chamber. If the flow velocity is zero, then the ions fall on the collector electrodes symmetrically with respect to its center lying on the axis of symmetry of the beam, and the signal received from the differential amplifier is zero. If there is a gas flow in a certain arbitrary direction, then the ion current increases at the collector electrodes oriented in this direction, and decreases at electrodes that do not coincide with this direction. This leads to the appearance of difference signals from the corresponding pairs of electrodes oriented in the direction of flow. The magnitude of the difference in ion currents uniquely determines the modulus of the velocity vector, and the known position of the electrodes at which the difference signal has the largest value determines its direction. Further, the accuracy of the above method for measuring the module and the direction of the velocity vector of the gas flow will depend mainly on the number of pairs of sections of the collector.
Предлагаемый способ измерения реализуется с помощью устройства, конструкция которого изображена на фиг. 1, а на фиг. 2 - вид коллектора устройства в сечении А-А. The proposed measurement method is implemented using a device whose design is shown in FIG. 1, and in FIG. 2 is a collector view of the device in section AA.
Измерительное устройство имеет аксиальную симметрию по оси Z, что обеспечивает измерение скорости газового потока по всем направлениям, лежащим в плоскости, перпендикулярной оси Z, и состоит из: камеры 1 в качестве металлического экрана от помех с измерительным пространством I; газоразрядного источника ионов, включающего в себя цилиндрическую камеру 2 с изолирующими и непроницаемыми для газа боковой и одной торцевой стенками и разрядным пространством II, полусферический или острийный анод 3 на внутренней поверхности указанного торца камеры 2 и катод 4 в качестве другого торца камеры 2 в форме диска с отверстием в центре для извлечения пучка ионов, причем диаметр этого отверстия δ выбирается значительно меньше расстояния d от анода 3 до катода 4 и высоты h измерительного пространства I, равной расстоянию от катода 4 до коллектора 5, что, с одной стороны, устраняет проникновение электрического поля из разрядной камеры 2 в измерительное пространство I камеры 1 и тем самым, не происходит возмущение ионного пучка, а, с другой стороны, предотвращает проникновение плазмы газового разряда в измерительное пространство I камеры 1 и, следовательно, не происходит возмущение исследуемого газового потока 
Ускоряющее электрическое поле 
Каждая пара диаметрально расположенных электродов 6 коллектора 5 подключена к соответствующим дифференциальным усилителям 81...8n, сигнал с которых измеряется при помощи регистраторов 91...9n.Each pair of diametrically located
Питание разряда осуществляется от источника высокого напряжения 10. The discharge is supplied from a high voltage source 10.
Пример реализации. На основе описанного выше способа измерения модуля и направления вектора скорости разреженного газового потока разработано устройство, в котором в качестве источника ионов используется газовый разряд. Для различных диапазонов давлений исследуемых газовых сред величины δ, d и h выбираются из соотношений δ<<d (1); δ<<h (2) и h>>λia (3), где λia - длина свободного пробега ионов в исследуемом газовом потоке.Implementation example. Based on the method of measuring the module and the direction of the velocity vector of the rarefied gas stream described above, a device is developed in which a gas discharge is used as a source of ions. For various pressure ranges of the studied gas media, the quantities δ, d and h are selected from the relations δ << d (1); δ << h (2) and h >> λ ia (3), where λ ia is the mean free path of ions in the gas flow under study.
Соотношение (1) вытекает из ряда условий:
1. Электрическое поле из разрядного пространства II не должно проникать в измерительное пространство I и, следовательно, не рассеивать поток ионов в различных направлениях;
2. Плазма газового разряда не должна проникать в измерительное пространство I;
3. Газовый поток 
4. Минимальный размер катодного отверстия δ определяется минимальной величиной ионного тока, удовлетворяющей требованию высокой чувствительности измерительной аппаратуры.Relation (1) follows from a number of conditions:
1. The electric field from the discharge space II should not penetrate into the measuring space I and, therefore, not to disperse the ion flux in different directions;
2. The gas discharge plasma must not penetrate the measuring space I;
3. Gas flow
4. The minimum size of the cathode hole δ is determined by the minimum value of the ion current that meets the requirement of high sensitivity measuring equipment.
Соотношение (2) обеспечивает наименьшее искажение напряженности ускоряющего электрического поля в измерительном пространстве I. Relation (2) provides the least distortion of the intensity of the accelerating electric field in the measuring space I.
Соотношение (3) необходимо для того, чтобы ионный пучок наиболее эффективно взаимодействовал с газовым потоком и имел возможность приобретать направленную скорость 
Для того, чтобы объемный заряд ионного пучка не влиял на движение ионов к коллектору в измерительном пространстве I при указанных выше условиях необходимо, чтобы величина полного ионного тока Ii не превышала ~10-8 А. Это условие достигается выбором величины δ и током разряда, который задается источником высокого напряжения 10. Дальнейшее увеличение тока ионов Ii приводит к уменьшению доли ионов, приобретающих направленную скорость газового потока на фоне общего ионного тока, что приводит к снижению точности измерения.In order for the space charge of the ion beam not to affect the movement of ions to the collector in the measuring space I under the above conditions, it is necessary that the total ion current I i does not exceed ~ 10 -8 A. This condition is achieved by choosing δ and the discharge current, which is set by the high-voltage source 10. A further increase in the ion current I i leads to a decrease in the fraction of ions acquiring the directed velocity of the gas flow against the background of the total ion current, which leads to a decrease in the measurement accuracy.
Для обеспечения работоспособности предлагаемого измерительного прибора проводили калибровку, определяя зависимость отношения разности ионных токов на диаметрально расположенных электродах коллектора к полному ионному току от величины скорости газового потока
и зависимость разности ионных токов на противолежащих электродах коллектора от угла между направлением их расположения и направлением потока ΔIi = f(θ). Для этого в аэродинамической трубе создавали направленный поток газа CO2 или N2, скорость которого составляла величины от 1 до 50 м/с при давлении от 2 до 10 мбар. Для этого диапазона давления прибор был выполнен с диаметром катодного отверстия δ = 0,5 мм. Расстояние d между анодом 3 и катодом 4 составляло 2 мм и было выбрано их тех соображений, чтобы напряжение зажигания разряда при указанных давлениях находилось вблизи минимума кривой зажигания Пашена (В. Грановский Электрический ток в газе. М.: Наука, 1971, гл. 7). Расстояние h между катодом 4 и коллектором 5 составляло ~1 см при λia ~0,1 мм.To ensure the operability of the proposed measuring device, a calibration was carried out, determining the dependence of the ratio of the difference of the ion currents on the diametrically located collector electrodes to the total ion current on the gas flow rate
and the dependence of the difference in ion currents on opposite electrodes of the collector on the angle between the direction of their location and the direction of flow ΔI i = f (θ). For this purpose, a directed gas flow of CO 2 or N 2 was created in the wind tunnel, the velocity of which ranged from 1 to 50 m / s at a pressure of 2 to 10 mbar. For this pressure range, the device was made with the diameter of the cathode hole δ = 0.5 mm. The distance d between the anode 3 and the cathode 4 was 2 mm and those considerations were chosen so that the ignition voltage of the discharge at the indicated pressures was near the minimum of the Paschen ignition curve (V. Granovsky Electric current in gas. M .: Nauka, 1971, chap. 7 ) The distance h between the cathode 4 and
Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.
Газ из потока попадает в разрядное пространство II камеры 2 ионного источника через отверстие в катоде 4. Включение источника высокого напряжения 10 (>800 В) приводит к зажиганию электрического разряда между анодом 3 и катодом 4. Ионы, образовавшиеся в результате ионизации газа ускоряются в прикатодном слое разряда и часть их увлекается электрическим полем этого слоя в отверстие катода 4, через которое они в виде сформированного тонкого аксиально-симметричного пучка низкой энергии (~100 эВ) попадают в измерительное пространство I. Для создания однородного электрического поля 
Измерение модуля и направление вектора скорости газового потока в указанном диапазоне давлений показало, что достигается точность измерения модуля скорости потока не хуже 1% при чувствительности прибора по индикатору 100 мВ/м/с. А точность измерения направления вектора скорости газового потока составляет ~5o.Measurement of the module and the direction of the gas flow velocity vector in the indicated pressure range showed that the accuracy of measuring the flow velocity module is not worse than 1% when the sensitivity of the device according to the indicator is 100 mV / m / s. And the accuracy of measuring the direction of the gas velocity vector is ~ 5 o .
Использование предлагаемого способа и устройства для измерения величины и направления скорости разреженного газового потока дополнительно дает следующие технические преимущества:
1. Чувствительность прибора возрастает в 105 раз;
2. Конструктивное упрощение относительно известных приборов с термоэмиссионными катодами (предлагаемый прибор использует холодные электроды);
3. Экологическая безопасность применения, отсутствие радиоактивных источников ионизации газа.Using the proposed method and device for measuring the magnitude and direction of velocity of a rarefied gas stream additionally gives the following technical advantages:
1. The sensitivity of the device increases by 10 5 times;
2. Structural simplification relative to known devices with thermionic cathodes (the proposed device uses cold electrodes);
3. Environmental safety of application, lack of radioactive sources of gas ionization.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU97105506A RU2134423C1 (en) | 1997-04-09 | 1997-04-09 | Process of measurement of modulus and direction of velocity vector of rarefied gas flow and device for its implementation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU97105506A RU2134423C1 (en) | 1997-04-09 | 1997-04-09 | Process of measurement of modulus and direction of velocity vector of rarefied gas flow and device for its implementation |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU97105506A RU97105506A (en) | 1999-03-27 |
| RU2134423C1 true RU2134423C1 (en) | 1999-08-10 |
Family
ID=20191670
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU97105506A RU2134423C1 (en) | 1997-04-09 | 1997-04-09 | Process of measurement of modulus and direction of velocity vector of rarefied gas flow and device for its implementation |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2134423C1 (en) |
-
1997
- 1997-04-09 RU RU97105506A patent/RU2134423C1/en not_active IP Right Cessation
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Rhee | Compact Thomson spectrometer | |
| JPS61288357A (en) | Spectrometer objective lens apparatus for quantitative potential measurement | |
| US3644731A (en) | Apparatus for producing an ion beam by removing electrons from a plasma | |
| CN110146588A (en) | It is a kind of for analyzing the ionization detector and its operation method of impurity in gas | |
| GB1339828A (en) | Sensitivity control for mass spectrometer | |
| US3176135A (en) | Apparatus for detecting and analysing low gaseous concentrations | |
| US5210413A (en) | Partial pressure gauge using a cold-cathode ion source for leak detection in vacuum systems | |
| RU2134423C1 (en) | Process of measurement of modulus and direction of velocity vector of rarefied gas flow and device for its implementation | |
| CN102630298B (en) | Device for measuring mean free path, vacuum gauge, and method for measuring mean free path | |
| Avery et al. | Non-intercepting monitor of beam current and position | |
| US6452401B1 (en) | Charged particle analysis | |
| US4251775A (en) | Ion flux density probe | |
| US4455486A (en) | Method and apparatus for detecting magnetism by means of electron spin polarization measurements through dielectronic transition | |
| Hale et al. | An electrostatic electron energy analyser for 3-20 keV electrons | |
| Huth et al. | Feasibility tests of a high resolution sampling radial drift chamber | |
| EP1100112A1 (en) | Spectrometer objective for particle beam measuring system | |
| Bilevych et al. | Development of the GridPix detector quad | |
| JPS63102149A (en) | Determinating potential measuring spectrometer detector | |
| SU1372254A1 (en) | Method of diagnostics of electric fields in electronic devices with magnetic insulation | |
| JP2627069B2 (en) | Charged particle irradiation device | |
| RU1685172C (en) | Method of determining distribution of density of ion beam flux | |
| Shuvalov et al. | Inverse-magnetron converter for the diagnostics of a partially ionized gas flow | |
| Eckardt et al. | Development of a small high-pressure streamer chamber for charm-lifetime measurements | |
| Lehraus et al. | High energy particle identification by ionisation measurements using single gas proportional counter | |
| Chirikov-Zorin et al. | Characteristics of a mini Drift chamber |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20140410 |