SU1700405A1 - Способ измерени вакуума и устройство дл его осуществлени - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано дл  измерени  вакуума. Цель изобретени  - повышение точности измерени  путем устранени  вли ни  температуры газовой среды и потерь тепла за счет конвекции и излучени  в период нагревани . Дл  этого при нагревании термочувствительного резистора манометрического преобразовател  свыше первого заданного значени  температуры и его охлаждении ниже второго заданного значени  путем включени  и выключени  перегревающего его относительно газовой среды электрического тока определ етс  зависимость скорости теплообмена между предварительно нагретым термочувствительным резистором и газовой средой от остаточного давлени . Осуществл етс  измерение времени охлаждени  термочувствитель-. ного резистора при заданном интервале изменени  разности его температуры и температуры газовой среды, по которой определ етс  измер емое давление . Вакуумметр содержит измерительный мест 1 с термочувствительным ре- зистором 2 и с резистивным датчиком 3 температуры газовой среды, дифференциальный усилитель 4 разбаланса измерительного моста 1, электронный ключ 5, формирователь 6 импульсов, источники питани  7 измерительного моста 1 и 8 термочувствительного резистора 2, задатчики 9 и 10, соединенные с входами компараторов 11 и 12, элементы И-НЕ 13 и 14, образующие триггер, генератор 15,счетчик 16 и регистр 17. Резистивный датчик 3 отслеживает изменение температуры га- ,зоной среды. Счетчик 16 обеспечивает подсчет импульсов в течение времени охлаждени . 2 с.п.ф-лы, 2 ил. с  с

Description

- о ел

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано дл  измерени  вакуума.

Цель изобретени  - повышение точности измерени  путем устранени  вли ни  температуры газовой среды и потерь тепла за счет конвекции и излучени , а также повышение быстродействи .

На фиг.1 приведена функциональна  схема теплозлектрического вакуумметра,

реализующего предлагаемый способ измерени  вакуума; на фиг.2 - временные диаграммы, по сн ющие способ измере- ни  и принцип работы устройства.

Теплоэлектрический вакуумметр, осуществл ющий предлагаемый способ измерени  вакуума, содержит измерительный мост 1 с термочувствительным резистором 2 манометрического преобразовател  в одном плече и с резнетивным датчиком 3 температуры газовой среды в другом плече, дифферен- циальный усилитель 4, электронный ключ 5, формирователь 6 импульсов, источник 7 питани  измерительного моста , источник 8 питани  термочувствительного резистора 2, эадатчики 9 и 10 напр жени , компараторы 11 и 12 элементы И-НЕ 13 и 14, образующие триггер , генератор 15, счетчик 16 и резистор 17. Дифференциальный вход усилител  4 подключен к выходной диагонали измерительного моста 1. Источник 8 питани  подключен через элект- ронный ключ 5 к точке соединени  выходной диагонали измерительного моста 1 и термочувствительного резистора 2. Компараторы 11 и 12 соединены первыми входами с выходом усилител  4, вторы- ми - с выходами задатчиков 9 и 10, а выходами - с первыми входами элементов И-НЕ 13 и 14, образующих триг- .гер, выходы которых соединены с их вторыми входами друг друга. Третий вход элемента И-НЕ 14 соединен с управл ющим входом электронного ключа 5 и выходом формировател  6 импульсов, а его выход - с входом R установки счетчика 16, с входом записи С ре- гистра 17, с входом формировател  6 импульсов,

Информационный вход регистра 17 соединен с выходом счетчика 16, вход которого соединен с выходом генератора 15.

В соответствии с предлагаемым способом измерени  вакуумметр работает следующим образом.

Термочувствительный резистор 2 помещают в газовую среду, давление которой необходимо измерить. Резистив- ный датчик 3 отслеживает температуру бср газовой среды (фиг.2а). В момент времени tx начала измерений формирователь 6 импульсов формирует импульс напр жени  нулевого уровн  (фиг.2ж), например, по сигналу внешnero запуска или при подаче напр жени  питани  на вакуумметр. Нулевым уровнем электронный ключ 5 открываетс , термочувствительный резистор 2 подключаетс  к источнику 7 питани  и нагреваетс  током 1ц (фиг.26). В течение времени формировани  импульса от t( до t/j термочувствительный

резистор 2 нагреваетс  до температуры , превышающей заданное задат , JQ 15 2Q , 25 JQ

04054

чиком 9 первое значение температуры в (фиг.2в).

При этом триггер на элементах 13 и 14 находитс  установленным в единичное состо ние. В момент времени tg на выходах компараторов 11 и 12 установлены единичные уровни, начинаетс  охлаждение термочувствительного резистора 2 по закону

) en-(0r,-ScP)i-exp( о.

GS

me

где ) текущее значение температуры термочувствительного резистора 2; m - масса нити термочувствительного резистора 2; , с - удельна  теплоемкость

материала нити; Gg ЬР - теплова  проводимость

среды,

Р - давление газа; b - коэффициент пропорциональности;

t - текущее врем . При достижении разности температур термочувствительного резистора 2 и газовой среды первого заданного значени  6 - вер (9f в момент времени tj на выходе компаратора 11 устанавливаетс  нулевой уровень (фиг.2д). На выходе элемента 14 устанавливаетс  логический О (фиг.2е). Снимаетс  обнуление счетчика 16 по входу R, начинаетс  подсчет импульсов опорной частоты генератора 15. При дбстиже- нии разности температур 0- вер бЈ, определ емой задатчиком 10, на выходе компаратора 12 устанавливаетс  нулевой уровень. НА выходе элемента 14 в этот момент времени t формируетс  логическа  1, осуществл етс  перезапись кода числа подсчитанных импульсов за интервал времени t, в регистр 17, обнуление счетчика и запуск формировател  6 импульсов. Осуществл етс  последующий разогрев и охлаждение термочувствительного ре- зистора 2. Цикл измерени  повтор етс  снова. При этом в течение всего цикла отслеживаетс  изменение температуры газовой среды, что обеспечиваетс  введением в состав измерительного моста резистивного датчика температуры газовой среды.

f При охлаждении термочувствитель- ного резистора 2 в интервале времени 3,Ц выражение (1) принимает вид:

0(4) 6(t - f(9(ts) -Gcfl , 1-ехр(- -Jjfi tx)L (2)

где $(t-s), O(t) - температура нити

термочувствительного резистора в соответствующие моменты времени;

tf t-j - врем  охлаждени  нити от значени  разности температур Q до &р

Вычтем из обеих частей равенства (2)

вер

0(ц) -вер 6(t3)(t3)-0cp

(l-expC-JL -- tx). (3)

Очевидно, что

) - 0сР &, 6(tb) -8cp в .

В соответствии с этим выражение принимает вид;

02 0,-ва l-exp(- --ЈЈ- t,e).

Реша  уравнение (4) относительно получим:

тс 1„ б

tx -р л

GQ с/2

или

tx - К --- ,

где

К -5Е-. In -&- Const. Ge S.2.

Таким образом, измер   интервал времени t., можно определить давление газовой среды независимо от температуры среды и ее изменени .

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

Claims (2)

1. Способ измерени  вакуума, включающий нагревание и схлаждение термочувствительного резистора ваку - умметрического преобразовател  путем включени  и выключени  перегревающего его относительно температуры газа электрического тока, при этом термочувствительный резистор вакуум- метрического преобразовател  нагревают выше первого заданного значени  температуры, а охлаждают ниже второго заданного значени  температуры , отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности измерени  путем устранени  вли ни  температуры газа и потерь тепла в период нагревани  и повышени  быстродействи , определ ют скорость теплообмена между предварительно нагретым термочувстви тельным резистором вакуумметрическо- го преобразовател  и газом путем измерени  интервала времени охлаждени  термочувствительного резистора от первого заданного значени  температуры до второго, по которому определ ют вакуум.

2. Устройство дл  измерени  вакуума , содержащее термочувствительный резистор манометрического преобразовател , включенный в первое плечо измерительного моста, выходна  диагональ которого подключена к входу дифференциального усилител , а диагональ питани  - к источнику питани , а также электронный ключ и формирователь импульсов, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности измерени  путем устранени  вли ни  температуры газа и потерь тепла во врем  нагревани , а также повышени  быстродействи , в него введены резистивный датчик температуры газа, источник питани  термочувствительного резистора, электронный ключ, первый и второй задатчики напр жени , первый и второй компараторы, первый и второй элементы И-НЕ, а также последовательно соединенные генератор опорной частоты, счетчик и регистр , при этом резистивный датчик температуры включен во второе плечо измерительного моста, источник питани  термочувствительного резистора подключен через электронный ключ к точке соединени  выходной диагонали измерительного моста и термочувствительного резистора, выход дифференциального усилител  подключен параллельно к первым входам первого и второго компараторов, к вторым входам ко-5 торых подключены соответственно первый и второй задатчйки напр жени , выходы первого и второго компараторов подключены к первым входам первого и второго элементов И-НЕ, причем выход ю первого элемента И-НЕ Подключен к второму входу второго элемента И-НЕ, а выход второго элемента И-НЕ подключен к второму входу второго элемента И-НЕг выход которого подключен к входам установки нул  счетчика и регистра и к входу формировател  импульсов, выход которого подключен к третьему входу второго элемента И-НЕ и к управл ющему входу электронного ключа.

Фиг. 1