SU845028A1

SU845028A1 - Способ измерени давлени газа

Info

Publication number: SU845028A1
Application number: SU782563129A
Authority: SU
Inventors: Лев Петрович Филиппов; Сергей Николаевич Нефедов
Original assignee: Московский Ордена Ленина И Орденатрудового Красного Знамени Государст-Венный Университет Им.M.B.Ломоносова
Priority date: 1978-01-04
Filing date: 1978-01-04
Publication date: 1981-07-07

Description

Изобретение относится к области измерительной техники в частности к способам измерения давления газов.

Известны способы измерения давления газа на основе измерения тепловых характеристик исследуемого газа [1].

Известен также способ измерения дав- $ ления газа, основанный на измерении его тепловых характеристик, заключающийся в размещении нагреваемого датчика в исследуемом газе [2].

Недостатками известного решения являются: низкая точность измерения давлений в пределах от 10*до 50 мм рт.ст., узкий диапазон измеряемых давлений, так как используется стационарный нагрев датчика, при котором невозможно судить о скорости измерения температуры датчика. 15

Целью изобретения является устранение указанных недостатков.

Поставленная цель достигается тем, что датчик подвергают нестационарному нагреву, определяют скорость изменения его температуры, по которой судят о тепловой ²⁰активности газа, а его давление определяют по зависимости. _рт

Р=м4Ьг-·*¹. С) где Р -давление газа;

β -коэффициент тепловой активности газа;

R -универсальная газовая постоянная;

М -молекулярный вес газа;

Ср -удельная теплоемкость; Λ-коэффициент теплопроводности; Т -абсолютная температура газа.

Величина тлД.—может быть вычисли -Ср-Л лена или определена путем измерения в при одном известном давлении Р,

Предложенный способ заключается в следующем.

В эксперименте непосредственно измеряется скорость измерения температуры датчика, по которой судят о коэффициенте тепловой активности газа, который связан с другими свойствами газа следующим соотношением; . г---.

«=<р-Х С_Р , где _р —удельная плотность газа.

Известно, что в широком диапазоне давлений величины Λ и Српрактически не зависят от давления, а в том же интервале давлений подчиняется уравнению

Из выражений (3) и (2) следует формула (1) RT ^К=ЛЛСрЛ ^b

Из формулы (1) видно, что давление газа прямо пропорционально квадрату коэффициента тепловой активности газа.

Формула (1) справедлива в диапазоне давлений от Ю⁴* до 10^ бар. При высоких давлениях в эту формулу необходимо ввести малые поправки, учитывающие отклонение газа от идеальности.

Для конкретного газа величину можно вычислить из табличных данных и предлагаемый способ поэтому не требует калибровки, может применяться в качестве абсолютного.

Данный способ применим и для газов, состав которых неизвестен. Для этих газов необходимо измерить в при некотором известном давлении Р и определить упомянутую величину Р по формуле (1) (калибровка по одной точке).

Существенная зависимость коэффициента тепловой активности газа от давления в широком состоянии газа обеспечивает высокую точность измерения давления газа и дает возможность расширить диапазон измеряемых давлений вплоть до тысяч бар.

Схема одного из возможных устройств, реализующих данный способ измерения давления газа, приведена на чертеже.

Исследуемым газом с давлением Р_о заполняют ячейку, в которой находится малоинерционный датчик-зонд 1, представляющий собой полоску тонкой металлической фольги. Этот зонд включен в одно из плеч дифференциального моста переменного тока, в другое плечо которого включен аналогичный датчиг-зонд 2. Этот зонд находится в ячейке известного давления Р или в вакууме.

На вход от генератора 3 (типа ГЗ—33) и батареи 4 подается низкочастотный сигнал, содержащий постоянную составляющую. Генератором 5, частота которого в сотни раз больше частоты генератора 3, производится балансировка моста по постоянному току, контролируемая микровольтметром 6. В этих условиях сигнал разбаланса моста по переменному току пропорционален скорости изменения температуры и обусловлен различием тепловых активностей газов, находящихся при давлениях Р_л и Р_О- Этот сигнал усиливается усилителем 7 и измеряется вольтметром названного усилителя. Фильтр 8 препятствует проникновению высокочастотного сигнала на вход усилителя 7. Для точного измерения коэффициента усилителя используется црль эталонного сигнала, поступающего с генератора 3 через делитель Rj-R₆.

Величина сигнала с генератора 3 контролируется по вольтметру 9.

Сигнал разбаланса моста «£» связан с коэффициентом тепловой активности через «в» следующим соотношением:

е = д (¾) где g' -коэффициент тепловой активности газа в баллоне датчика 2;

- зависит от параметров датчика и электрических параметров схемы и для конкретных усилий является величиной извне.

Измеряя величины Е и зная величины g и а из формулы (4), можно определить коэффициент тепловой активности исследуемого газа в, а давления вычислить по формуле (1).

Изобретение позволяет повысить точность и расширить диапазон измерения.

Claims

Изобретение относитс к области измерительной техники в частности к способам измерени давлени газов. Известны способы измерени давлени газа на основе измерени тепловых характеристик исследуемого газа 1. Известен также способ измерени давлени газа, основанный на измерении его тепловых характеристик, заключающийс в размещении нагреваемого датчика в исследуемом газе 2. Недостатками известного решени вл ютс : низка точность измерени давлений в пределах от 50 мм рт.ст., узкий диапазон измер емых давлений, так как используетс стационарный нагрев датчика, при котором невозможно судить о скорости измерени температуры датчика. Целью изобретени вл етс устранение указанных недостатков. Поставленна цель достигаетс тем, что датчик подвергают нестационарному нагреву , определ ют скорость изменени его температуры, по которой суд т о тепловой активности газа, а его давление определ ют по зависимости. М-СрЛ где Р -давление газа; 5 -коэффициент тепловой активности R -универсальна газова посто нна ; М -молекул рный вес газа; Ср -удельна теплоемкость; Л-коэффициент теплопроводности; Т -абсолютна температура газа. Величина .j может быть вычислена или определена путем измерени в при одном известном давлении Р. Предложенный способ заключаетс в следующем . В эксперименте непосредственно измер етс скорость измерени температуры датчика , по которой суд т о коэффициенте тепловой активности газа, который св зан с другими свойствами газа следующим соотнощением: ., Ср ;(2.) где р -удельна плотность газа. Известно, что в щироком диапазоне давлений величины Л и Српрактически не завис т от давлени , а js в том же интервале давлений подчин етс уравнению 1(Ь Из выражений (3) и (2) следует формула (1)„ RT gi Из формулы (1) видно, что давление газа пр мо пропорционально квадрату коэффициента тепловой активности газа. Формула (1) справедлива в диапазоне давлений от до 10 бар. При высоких давлени х в эту формулу необходимо ввести малые поправки, учитывающие отклонение газа от идеальности.о-, Дл конкретного газа величину можно вычислить из табличных данньи и предлагаемый способ поэтому не требует калибровки, может примен тьс в качестве абсолютного. Данный способ применим и дл газов, состав которых неизвестен. Дл этих газов необходимо измерить в при некотором известном давлении Р и определить упом нутую величину Р по формуле (1) (калибровка по одной точке). Существенна зависимость коэффициента тепловой активности газа от давлени в щироком состо нии газа обеспечивает высокую точность измерени давлени газа и дает возможность расщирить диапазон измер емых давлений вплоть до тыс ч бар. Схема одного из возможных устройств, реализующих данный способ измерени давлени газа, приведена на чертеже. Исследуемым газом с давлением РО заполн ют чейку, в которой находитс малоинерционный датчик-зонд 1, представл ющий собой полоску тонкой металлической фольги. Этот зонд включен в одно из плеч дифференциального моста переменного тока , в другое плечо которого включен аналогичный датчи:-зонд 2. Этот зонд находитс в чейке известного давлени Р или в вакууме . На вход от генератора 3 (типа ГЗ-33) и батареи 4 подаетс низкочастотный сигнал , содержащий посто нную составл ющую. Генератором 5, частота которого в сотни раз больще частоты генератора 3, производитс балансировка моста по посто нному току, контролируема микровольтметром 6. В этих услови х сигнал разбаланса моста по переменному току пропорционален скорости изменени температуры и обусловлен различием тепловых активностей газов, наход щихс при давлени х Р и Яо- Этот сигнал усиливаетс усилителем 7 и измер етс вольтметром названного усилител . Фильтр 8 преп тствует проникновению высокочастотного сигнала на вход усилител 7. Дл точного измерени1Я коэффициента усилител используетс ц0ль эталонного сигнала, поступающего с генератора 3 через делитель Rs eВеличина сигнала с генератора 3 контролируетс по вольтметру 9. Сигнал разбаланса моста « св зан с коэффициентом тепловой активности через «0 следующим соотнощением: е-д(€-в,),() где в| -коэффициент тепловой активности газа в баллоне датчика 2; - зависит от параметров датчика и электрических параметров схемы и дл конкретных усилий вл етс величиной извне. Измер величины Ем зна величины g и 8 из формулы (4), можно определить коэффициент тепловой активности исследуемого газа в, а давлени вычислить по формуле (1). Изобретение позвол ет повысить точность и расщирить диапазон измерени . Формула изобретени Способ измерени давлени газа, основанный на измерении его тепловых характеристик, заключающийс в размещеНИИ нагреваемого датчика в исследуемом газе , отличающийс тем, что, с целью повыщени точности и расщирени диапазона измерени , подвергают датчик нестационарному нагреву, определ ют скорость изменени его температуры, по которой суд т о коэффициенте тепловой активности газа, а его давление Р определ ют по зависимости Р Т, Р 2. AAiT -. 1 Ь С в А где f -универсальна газова посто нна ; -молекул рный вес газа; Ср-удельна теплоемкость; Л -коэффициент теплопроводности; Т-абсолютна температура газа; $-коэффициент тепловой активности газа. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 336553, кл. G 01 L 21/14, 28.01.71.
2.Авторское свидетельство СССР № 491858, кл. G 01 L 21/12, 02.01.73.