SU411335A1 - - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к вакуумной технике , в частности к мембранно-емкостным микроманометрам и может быть использовано при нх калибровке.

Известный способ калибровки микроманометров предусматривает сравнение показаний калибруемого манометра с отсчетом давлени  по компрессионному манометру типа МакЛеода . В св зи со сложностью конструкции, неудобством в эксплуатации и наличием открытых поверхностей ртути манометры МакЛеода не нашли широкого применени  и имеютс  только в специализированных организаци х . В св зи с этим калибровка микроманометра св зана с демонтажом его с работаюшей установки и перевозкой в специализированную организацию. Это усложн ет процесс калибровки. В то же врем  микроманометр нуждаетс  в калибровке в процессе эксплуатации вс кий раз при смене мембраны, изменеНИИ темнературы датчика и периодически во времени.

Це.чью изобретени   вл етс  обеспечение возможности калибровки микроманометра в процессе эксплуатации без использовани  эталонного манометра, т. е. унрощение процесса калибровки. Это достигаетс  тем, что сначала выравнивают давление в обеих нолост х датчика , балансируют мостовую схему изменением емкости в смежном с датчиком плече мостовои схемы, увеличивают электрическую емкость датчика, вторично балансируют мостовую схему изменением емкости в противоположном датчику плече мостовой схемы и по величине изменени  этой емкости определ ют посто нную микроманометра.

Блок-схема микроманометра, реализуюша  этот способ изображена на чертеже.

На чертеже прин ты следуюшие обозначени : 1 - мостова  схема; 1 -датчик микроманометра с емкостью Cj,; 2 - усилитель сигнала разбаланса мостовой схемы; 3 - синхронный детектор; 4 - генератор переменного напр жени ; 5 - источник напр жени  компенсации; 6 - блок питани ; 7 - индикаторный прибор; Ci - конденсатор посто нной емкости в противоположном, по отношению к датчику 1, плече мостовой схемы; Сз - конденсатор посто нной емкости в плече мостовой схемы, включенный последовательно с датчиком 1; Сз - конденсатор посто нной емкости в смежном с датчиком 1 плече мостовой схемы: Сд, и С„, - переменные подстрочные конденсаторы в смежном с датчиком 1 плече мостовой схемы; ДС - конденсатор посто нной емкости; ACi - конденсатор неременной емкости; Ki- ключ; 8 - микрометрическое устройство дл  плавной регулировки емкости ACi с лимбом, оцифрованным в единицах, пропорциональных посто нной /С микроманометра. Датчик 1 микроманометра представл ет собой две герметичные камеры, разделенные металлической мембраной. В одной из камер, параллельно плоскости мембраны располагаетс  неподвижный электрод, образующий с мембраной емкость Cg, включенную в мостовую схему. Разность давлений в измерительной и сравнительной камерах обуславливает прогиб мембраны и вызывает св занное с этим изменение емкости Cg. Изменение емкости С приводит к разбалансу мостовой схемы и по влению выходного сигнала, который после усилеии  и детектировани  вызывает отклонение стрелки индикаторного прибора 7. Начальный прогиб мембраны компенсируетс  за счет сил электростатического взаимодействи  путем подачи компенсирующего напр жени  с выхода источника 5 между мембраной и электродом датчика 1. При этом исчезает сигнал разбаланса мостовой схемы и стрелка индикаторного прибора 7 устанавливаетс  на нулевое положение . Разность давлений в ка.мерах датчика 1 АЯ определ ют из выражени : P U Cy2tRl KU, где АЯ - разность давлений в измерительной и сравнительной камерах датчика 1; и - иапр жение компенсации; Cg - емкость датчика 1; 8 - диэлектрическа  посто нна ; Rn - радиус неподвижного электрода; /( - посто нна  микроманометра. Из выражени  (1) видно, что посто нна  /( микроманометра зависит от величиш емкости Cg датчика 1. Очевидно, что, зна  в каждый данный момент емкость С,, датчика 1, можно определить посто нную микроманометра Л . Дл  определени  емкости Cg датчика 1 уравнивают давление с обеи.х сторон мембраиы н производ т балансировку мостовой схемы с помощью емкости, расноложепной в смежном с датчиком 1 плече мостовой схемы. Затем параллельно датчику 1 иодсоедин ют посто п ую емкость АС и измепепием емкости АС в противоположном датчику 1 плече моста снова производ т балансировку мостовой схемы. При этом величина изменени  этой емкости (ACi) пропорциональна посто нной микроманометра (К,). Возможность электрической калибровки микроманометра обеспечиваетс  тем, что в измерительную мостовую схему прибора введены дополнительные емкости АС и АСь ключ /(i и микрометрическое устройство 8 дл  изменени  емкости ACi с лимбом, оцифроваииым в величинах носто нной /С микроманометра. Исход  из основного уравнени  (1) и уравнени  балаиса мостовой схемы С г - ЛГ9 С,С, ДС2 можно показать, что, если сбалансировать мостовую схему I с помощью емкостей Стг, (груба  балансировка) и Сп, (тонка  балансировка ), затем подсоединить параллельно датчику 1 емкость АС и снова сбалансировать мостовую схему с номощью емкости ACi, то при посто нных величипах емкостей Cz, Ci величииа изменени  емкости АС непосредственно св зана с величиной емкости Cg датчика 1. Иа практике, в св зи с наличием фазовых 1скажепий, трудно получить идеальиую баланснровку мостовой схемы, поэтому при первичной калибровке микроманометра снимают характеристику: Cg (&€,)3 ACi - величина изменеии  емкости ACi в противоположном датчику 1 плече мостовой схемы. Принима  во внимание выражение (1) имеем К(С1) ,), что позвол ет проградуировать шкалу, св занную с изменением едкости ACi непосредственно в величинах посто нной микроманометра/(. Изменение емкости ACi осуществл ют с но .мощью перемещени  микрометрического устройства 8, щкала которого калибруетс  в еди1 ицах , пропорциональных посто нной микроманометра /С В нроцессе эксплуатации калибровка микроманометра производитс  в следующей последовательности: выравнивают давление в обеих плоскост х датчика 1; балансируют мостовую схему с помощью емкостей С„, и Сп.. ;с номощью нереключател  К параллельпо датчику подсоедин ют емкость АС; производ т ба .чансировку мостовой схемы с по.мощью емкости АС,; оиредел ют посто нную микроманометра /( по специально проградуированной И1кале, св заниой с изменением емкости (беретс  отчет по лимбу микрометрического устройства 8). Момент баланса мостовой схемы определ етс  по индикаторному прибору 7. С целью noBbuneiniH точности калибровки, емкость в илече моста, противоположном датчику 1 выполн ют в виде посто нной емкости Ci и перемепной добавки к ней ACi. Погрешность калибровки зависит от стабильности емкостей d; ACi; €2 и АС и может быть сделаиа весьма малой. Предмет изобретени  Способ калибровки микроманометра, содержащего включенный в мостовую схему мембранно-емкостный датчик, выполненный в виде герметичной камеры, разделенной ме лбрапой па две полости, отличающийс  тем, что, с целью упрощени  процесса калибровки, выравнивают давлеиие в обеих полост х датчика , балапсируют мостовую схему изменеиием емкости в смежном с датчиком плече мостовой схемы, увеличивают электрическую емкость датчика, вторично балансируют мостовую схему изменением емкости в противоположном датчику плече мостовой схемы, и по величине изменени  этой емкости определ ют посто нную микроманометра.