SU1275240A1 - Способ измерени давлени и устройство дл его осуществлени - Google Patents

Abstract

Изобретение может использоватьс  в вакуумной технике при измерении давлени  разр женных газов. Вследствие использовани  реверсируемого злектротеплового преобразовател , а также выделени  переменной составл ющей сигнала теплозлектрического преобразовател , синхронной с реверсированием электропроводного преобразовател  демодул цией обеспечиваетс  возможность использовани  высокочувствительного полупроводникового теплоэлектрического преобразовател , дрейф нул  которого не оказывает вли ни  на результат измерени . Избирательное усилие в сочетании с синхронной демодул цией позвол ет выделить полезный сигнал фиксированной частоты, даже если уровень лежит § ниже уровн  помех. Это позвол ет повысить чувствительность и помехоусСЛ тойчивость при измерении давлени . 2 с. п. и 1 3.п,ф-лы, 2 ил.

Description

Изобретение относитс  к технике измерени  давлени  газов, и может быть использовано в вакуумной технике при измерении давлени  разр женных газов.

Целью изобретени   вл етс  повышение чувствительности и помехоустойчивости при измерении давлени  газао

На фиг. 1 показана схема устройства , реализутощего предлагаемый .способ измерени  давлени ; на фиг. 2то же 5 в котором использован синхронный детектор.

Устройство дл  измерени  давлени  состоит из корпуса 1, в котором расположены реверсивный электротепловой преобразователь 2 и теплозлектрический преобразователь 3, выход которого соединен с входом блока А выделени  переменной составл ющей электрического сигнала теплоэлектрического преобразовател . Измерительный прибор 5 предназначен дл  измерени  переменной составл ющей сигнала .

Цепь питани  реверсивного электротеплового преобразовател  2 соединена с выходом источника 6 питани  первменнрго токйе Рабоча  поверхность 7 реверсивного электротеплового преобразовател  2 находитс  в тепловом контарсте с теплоэлектрическим преобразователем 3. Теплоотвод ща  поверхность 8 реверсивного электротеплового преобразовател  2 находитс  в тепловом контакте с теплопроводным корпусом 1, но электрически изолирова.на от него диэлектрической пластиной 9,

Выход теплоэлектрического преобразовател  3 соединен с входом блока 4, выход которого соединен с зходом измерительного прибора 5,

Корпус 1 может быть выполнен из теплопроводного материала, например из металла, имеет патрубок 10 дл  подсоединени  к вакуумной системе, давление в которой измер етс .

В качестве реверсивного эле;ктротеплового преобразовател  может быть использован стандартный термоэлектрический элемент Пельтье, термоэлектрический элемент Нернста-Эттршгсгауэена или анизотропный термоэлемент

В качестве теплоэлектрического преобразовател  3 может быть использован один из стандартных преобразователей температуры р электрический сигнал - термопара, термистор, терморезистор

В случае использовани  в качестве теплоэлектрического преобразовател  термопары один из ее спаев (гор чий спай) имеет тепловой контакт с рабочей поверхностью 7 реверсивного электротеплового преобразовател  2

Vнапример, приклеен теплопроводным

клеем). Выводы второго спа  термопары служат выходом термоэлектрического преобразовател  4.

В случае использовани  в качестве теплоэлектрического преобразовател 

3термистора (терморезистора) он включаетс  в мостовую измерительную

схему, одна из диагоналей которой подключаетс  к источнику питани  посто нного тока, а друга  служит выходом теплоэлектрического преобразовател . Така  схема включени  термистора  вл етс  стандартной.

Выводы реверсивного элбктротеплового преобразовател  2 и теплоэлектрического преобразовател  3 выведены из корпуса с помошью герметичных вводов, выполненных по одной из стандартных конструктивных схем.

Блок 4 вьщелени  переменной составл ющей электрического сигнала может быть вьтолнен в виде трансформатора , одна из обмоток которого (первична ) служит входом блока 4,

а втора  - его выходом Число витков обмоток трансформатора может быть выбрано так, чтобы трансформатор был повьшающим. При необходимости значительного усилени  сигнала блок 4 может быть снабжен стандартным усилителем , вход которого соединен с вторичной обмоткой трансформатора, а выход служит выходом блока 4„ Блок

4может быть вьтолнен также в виде избирательного (узкополосного) уси- ител  переменного тока.

В качестве измерительного прибора 5 может быть использован стандартный вольтметр переменного тока реагирующий на средневьшр мленное значение входного электрического сигнала,

В качестве измерительного прибора

5может быть использован также стандартный вольтметр переменного тока,

Claims (3)

1. реагирующий на среднеквадратичное значение входного сигнала, например, вольтметр типа ВЗ-46, Ф584. В качестве измерительного прибора 5 может быть использован стандартный вольтметр переменного тока, реагирующий на размах колебаний входного сигнала, например дл  этих целей может быть использован осциллограф. В качестве источника 6 питани  может быть использован стандартный генератор переменного синусоидального напр жени  или стандартный гене ратор двухпол рных пр моугольных импульсов . При использовании дл  реализации предлагаемого способа измерени  давлени  синхронного детектировани  уст ройство (фиг. 2) дополнительно содер жит синхронный детектор 1, включенный между выходом блока вьщелени  переменной составл ющей сигнала и входом измерительного прибора 5, в качестве которого может быть использован вольтметр посто нного тока При этом управл ющий вход синхронного детектора 11 соединен с источнико 6 питани  переменного тока о Измерение давлени  осуществл ют следующим образом. Патрубок 13 корпуса 1 подключают к вакуумной системе, давление в которой необходимо измерить. Электротепловой преобразователь 2, питаемый от источника 6 питани  переменного тока, циклически реверсируетс , т„е. в течение одной полуволны питающего напр жени  рабоча  поверхность электротеплового преобразовател  2 разогреваетс  относител но температуры среды, а в течение второй полуволны охлаждаетс . Воздей ствие перепада температур на теплоэлектрический преобразователь 3 приводит к по влению на его выходе термоЭДС , знак которой также измен етс  синхронно с изменением знака питающего напр жени . Переменна  составл юща  сигнала теплозлектрического преобразовател  3 вьщел етс  блоком 4 и поступает на вход измерительного прибора 5, который измер ет один из параметров переменной составл ющей - средневыпр мленное значение, среднеквадратич ное значение, амплитудное значение или размах колебаний в зависимости от конкретного вьтолнеии  измеритель кого прибора. При уменьшении давлени  в корпусе . 1 теплопроводность среды уменьшаетс  температура электротеплового преобразовател  2 получает дополнительное приращение, пропорциональное изменению давлени  среды. Причем в течение одной полуволны питающего напр жени  температура электротеплового преобразовател  2 получает приращение со знаком плюс, а в течение второй полуволны - со знаком минус. Соответственно измен ютс  параметры переменной составл ющей электрического сигнала на выходе блока 4 - амплитуда, размах , средневьшр мленное и среднеквадратичное значение. Таким образом, каждому значению давлени  соответствуют определенные показани  измерительного прибора 5. В тепловом манометре св зь между мощностью, выдел емой в электротепловом преобразователе и измер емым давлением, выражаетс  в виде: Р 7ф ГП -i-M / где Р значение измер емого давлени ; , kl - мощность, выдел ема  электротепловым преобразователем (k - коэффициент Пельтье, I - ток, протекающий по электротепловому преобразователю; С - посто нна ; , - разность температур между электротепловым преобразователем и окружающей средой . Выходной сигнал Ещ,,теплоэлектриеского преобразовател пропорционаен разности температурТц-Т,,, поэтоу можно записать Дл  случа  вьтолнени  источника питани  в виде генератора переменого тока или синусоидальной формы ожно записать kImSin gjt СР амплитуда тока; де ы частота токво Так как мощность, выдел ема  з элект.ротепловом преобразователе 2, иймен етсй по синусоидальному закону , то температура его рабочей поверхности также иэмен етс  по синусоидальному закону, поэтому и выходной сигнал теплоэлектрического преобразовател  3 также измен етс  в рассматриваемом случае по синусоидальному закону. ЕВЫХ E SincOt, где Е - амплитуда выходного сигнал Следовательно, значение измер емо го давлени  можно определить по амплитуде Е или по размаху выход ного сигнала теплоэл.ектрического преобразовател . Кроме того, значение измер емого давлени  может быть определено по средневыпр мленногту значению выходного сигнала, равному (дл  синусоидальной формы сигнала) или среднеквадратичному значению Аналогичные выражени  могут быть згшисаны и дл  случа  выполнени  ис точника 6 питани  в виде генератора напр жени  пр моугольной фор№) либо какой-либо другой формы кривой. Эти ; выражени  отличаютс  от приведенных вьппе только значени ми посто ншзпс коэффициентов. Таким образом, дл  определени  давлени  может быть использовано средство измерени , реагирующее на средневьшр мленное, среднеквадратич ное, амплитудное значени  выходного сигнала теплоэлектрического преобра зовател , либо на размах колебаний выходного сигнала. В предлагаемом способе и реализу ющих его устройствах вследствие использовани  реверсируемого электротеплового преобразовател , а также вследствие вьщелени  переменной составл ющей сигнала теплоэлектрическ го преобразовател  и синхронной с реверсированием электротеплового преобразовател  демодул цией обеспе чиваетс  возможность использовани  высокочувствительного полупроводникового тедпоэлектрическогопреобраз вател , дрейф нул  которого, представл ющий собой медленно измен ющийс  (по сравнению с частотой реверсировани  электротеплового преобразовател ) сигнал посто нного тока, не оказывает вли ни  на результат измерени , так как этот сигнал не передаетс  блоком вьщелени  переменной составл ющей и не попадает на выход устройства. Вследствие возможности использовани  в блоке 4 узкополосного усилител  переменного тока, а также применени  демодул тора, работающего синхронно с частотой реверсировани  электротеплового преобразовател , обеспечиваетс  возможность подавл ть собственные щумы теплоэлектрического преобразовател  и помехи посто нного и переменного тока. Избирательное (узкополосное) усилие в сочетании с синхронной демодул цией позвол ет выделить полезный сигнал фиксированной частоты даже в том случае,- если его уровень лежит ниже уровн  помех. Это позвол ет повысить чувствительность и помехоустойчивость при измерении давлени . Согласно предлагаемому способу в течение одной половины цикла измерени  температура среды увеличиваетс , а в течение второй половины цикла измерени  уменьшаетс , т.е. интегральное значение теплового воздействи  измерительной системы на среду равно нулю или близко к нулю. Это дает возможность дополнительно увеличить чувствительность за счет увеличени  мощности электротеплового преобразовател ,, Формула изобретени  1.Способ измерени  давлени , включающий воздействие тепловым потоком на теплоэлектрический преобразователь , помещенный в газовую среду, и измерение его электрического сигнала , отличающийс  тем, что, с целью повышени  чувствительности и помехоустойчивости, тепловой поток циклически реверсируют, а давление газовой среды определ ют по переменной составл ющей сигнала теплоэлектрического преобразовател 
2. 2.Устройство дл  измерени  давлени , содержащее подключенный к источнику питани  электротепловой

   71

   преобразователь и установленный в контакте с ним теплоэлектрический преобразователь, помещенные в газовую среду, а такжеизмерительный ..прибор, отличающеес  тем, что, с целью повьппени  чувствительности и помехоустойчивости, в не го введен блок выделени  переменной составл ющей электрического сигнала, электротепловой преобразователь выполнен реверсируемым, а источник питани  - в виде генератора переменного напр жени , при этом выход теплоэлектрического преобразовател  сое752АО8

   динен с последовательно включенными блоком выделени  переменной составл ющей- электрического сигнала и измерительным прибором.

   5
3. 3. Устройство по п. 2, отличающеес  тем, что в него дополнительно введен синхронный демодул тор , при этом выход блока выделени  переменной составл ющей сигtO нала соединен с входом синхронного демодул тора, управл ющий вход которого соединен с выходом генератора, а выход - с входом измерительного прибора.

   фиг.1

   S/

   ;

   J

   2

   11

   /

   ф(/22