Манометр опору

Манометр опору складається з двох частин: вимірювальної і частини, що взаємодіє з газом і з’єднується з вимірювальною. Останню ще називають датчиком або манометричним перетворювачем.

Манометричний перетворювач має просту будову - це циліндрична скляна трубка, яка відкритим кінцем з’єднується з вакуумною системою там, де потрібно вимірювати тиск, а закритим кінцем відповідним цоколем - з вимірювальною частиною. У цоколь вмонтовані два електроди, до яких приварена платинова нитка, що служить електричним опором R (рис. 15.1).

Рис. 15.1 Рис. 15.2

Електрична потужність, що використовується для нагрівання платинової нитки, витрачається не тільки на нагрівання безпосередньо нитки (IR), й на нагрівання електродів (P), до яких приєднана нитка, на випромінення відповідно закону Стефана - Больцмана (P) і на нагрівання стінок трубки газом внаслідок теплопровідності газу (P).

Таким чином рівняння балансу потужності матиме такий вигляд:

IR = P + P + P, (15.3)

де I- величина струму, яким нагрівається нитка до температури, наприклад, T; R- величина електричного опору нитки за цією температурою (слід пам’ятати, що електричний опір металів змінюється залежно від температури як R= R (1 + t), де R- опір при 0C, - температурний коефіцієнт опору і t, - температура за Цельсієм);

P = k(T- T) p; P = k(T- T); P= k(T- T): (15.4)

k, k, k- відповідні множники пропорційності, а T і T- температура стінок трубки і кінців електродів відповідно.

Величини P і P не залежать від тиску газу, коли тиск є більшим ніж Торр. Якщо їх зробити значно меншими за P, то ними можна буде знехтувати. Для того, щоб P була відносно малою достатньо вибрати тонку нитку з малим коефіцієнтом теплопровідності (платина). Від величини P залежить чутливість манометру при різних тисках. Для підвищення чутливості манометра до зміни температури нитки внаслідок дії теплопровідності газу, необхідно, щоб потужність P була якомога більшою за P. У той же час, щоб манометр опору мав високу чутливість при вимірюваннях низьких тисків, нитку необхідно нагрівати до відносно низької температури. У цьому разі теплопровідність газу стає дуже малою і при низькій температурі нагріву випромінювана потужність теж зменшиться. Навпаки, при більших тисках вимірювання вигідно виконувати при вищий температурі нагріву нитки, тобто при більшій величині струму I.

Таким чином, величина вимірюваного тиску і чутливість перетворювача залежать від величини струму I і температури нагріву нитки T.

Вимірювання тиску за допомогою манометра опору виконують таким чином:

1) при якомога низькому тиску в лампі (Торр) встановлюють робочий струм I, якому відповідає температура нагріву нитки T;

2) газ, що напускається в лампу, буде охолоджувати нитку і її електричний опір зменшиться, це призведе до зростання струму I, який вимірюють.

З метою збільшення чутливості вимірювань манометричний перетворювач підключають до зрівноваженого містка для вимірювання опору, як одне з плечей. Зменшення тиску з початком відкачки призводить до зростання температури нагрівання нитки і, отже, до збільшення її опору. Місток розбалансується і для приведення його до зрівноваженого стану необхідно буде зменшити струм I. Оскільки вимірюється струм, а знати треба тиск, то використовують градуювальну криву манометра опору (рис. 15.2), за якою за визначеними величинами струму і знаходять відповідні тиски.

Дата добавления: 2014-01-07