Розділ 5 вимірювання тиску розріджених газів
Прилади, за допомогою яких вимірюється тиск, називаються манометрами. Прилади для вимірювання тиску газу нижче атмосферного називаються вакууметрами. Конструктивно вакууметри складаються з двох елементів: манометричного перетворювача тиску і вимірювального блоку.
За принципом дії вакууметры можна звести в наступні класи:
Деформаційні, такі, що використовують як чутливий елемент сільфон, мембрану і тому подібне, в яких деформація чутливого елементу служить мірою тиску.
Рідинні(гідростатичні), такі, що безпосередньо вимірюють тиск (U-подібні вакууметри і їх модифікації).
Компресійні,
дія
яких заснована на законах ізотермічного
стиснення ідеального газу (вакууметр
Мак-Леода).
Теплові вакууметри, що використовують залежність теплопровідності газу від тиску. Вони розділяються на термопарні і вакууметри опору.
Іонізаційні, в яких використовується іонізація газу. Вони поділяються у свою чергу на:
а) електророзрядні, принцип дії яких оснований на залежності параметрів електричного розряду в розрідженому газі від тиску;
б) електронні іонізаційні, іонізація газів, в яких здійснюється потоком електронів, що прискорюються електричним полем;
в) магнітно-.іонізаційні, дія яких основана на залежності іонного струму електричного розряду в магнітному полі від вимірюваного тиску;
г) радіоізотопні дія яких основана на іонізації газу радіоактивним джерелом ізалежності іонного струму електричного розряду від вимірюваного тиску;
4.1 Деформаційні вакуумметри
Робота даних вакуумметрів пов’язана з деформацією чутливого елементу: спіральної трубки або мембрани, під дією прикладеної до неї різниці тисків. Деформацію можна пов`язати з градуйованим показником, і таким чином зробити можливі вимірювання тиску по шкалі.
а |
б |
Рисунок 4.2 –Деформаційний мембранний (а) та трубчастий (б) вакуумметри: 1 – трубка; 2 – штуцер; 3 – система важелів з зубчастим сектором; 4 – індикаторна стрілка |
|
В мембранному деформаційному вакуумметрі (рис.4.2 а) в якості пластинки використовується плоска або гофрована металева мембрана, яка при перепаді тиску в робочому об`ємі прогинається і через систему важелів приводить стрілку в рух.
Конструкція найпростішого трубчастого вакуумметра (вакуумметр Бурдона) показана на рис.4.2 б. В якості чутливого елементу тут використовується вигнута по колу трубка 1, один кінець якої запаяний, а інший з допомогою штуцера 2 приєднаний до вакуумної системи. Під дією різниці тисків (атмосферного Pа та вимірюваного P) кінець трубки 1 зміщується і через систему важелів з зубчастим сектором 3, приводить в рух стрілку 4.
На рис.4.3 показано конструкцію електричного мембранного вакуумметра.
Рисунок 4.3 – Конструкція електричного мембранного вакуумметра:
1 – мембрана; 2, 3 - електроди
На електрод 3 подається змінна напруга для визначення ємності і положення мембрани 1. На електрод 2 подається постійна напруга, що за рахунок електростатичних сил повертає мембрану в початкове положення компенсуючи дію різниці тисків. Різниця тисків даного приладу прямопропорційна квадрату постійної напруги, прикладеної до катоду 2.