Теплоэлектрический вакууметр

Авторы патента:

G01L21/12 - с помощью измерения изменений электрического сопротивления измерительных элементов, например нитей; вакуумметры Пирани

Использование: изобретение относится к вакуумметрам типа Пирани и позволяет повысить чувствительность прибора при измерении малых давлений. Сущность изобретения заключается в том. что вакуумметр дополнительно снабжен резистором тепловой компенсации третьим резистором , вторым усилителем и вторым умножителем напряжений. Использование второго умножителя для преобразования сигнала температурной компенсации в сигнал, задающий нагрев резистора тепловой компенсации , и размещение жидкости на элементе крепления чувствительного элемента позволяет обеспечить равенство температур резистора тепловой -.компенсации и чувствительного элемента и уменьшить постоянную составляющую тепловых потерь чувствительного элемента по элементам крепления, что обеспечивает увеличение чувствительности . 1 ил.

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 011 21/12

ГОСУДАРСТВ Е ННЫ Й КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ .СВИДЕТЕЛЬСТВУ (1 (61) 1599688 (21) 4793474/10 (22) 20.02.90 (46) 07.01.93. Бюл. М 1 (71) Специальное конструкторско-технологическое бюро по криогенной технике с Опытн ым производством Физико-технического института низких, температур АН УССР (72) С,П.Логвиненко и В.С.Чотузков (56) Авторское свидетельство СССР

М 1599688, кл. G 01 M 21/12, 1992. (54) ТЕПЛОЭЛЕКТРИЧЕСКИИ ВАКУYMMETP (57) Использование; изобретение относится к вакуумметрам типа "Пирани" и позволяет повысить чувствительность прибора при измерении малых давлений. Сущность

Изобретение относится к устройствам для измерения давления газовых сред, в частности к приборам Пирани, основанным на зависимости теплопроводности разреженныхх газов от давления и является дополнительным к авт.св, hL 1599688, В теплозлектрическом вакуумметре по основной заявке чувствительный элемент включен последовательно с первым резистором между общим проводом и выходом усилителя, соединенным с первым входом аналогового умножителя напряжений, вы-. ход которого соединен с первым входом усилителя, второй вход которого соединен с общей точкой первого резистора и чувствительного элемента. Резистор температурной компенсации в данном устройстве выполнен в виде цепочки.из трех последовательно соединенных резисторов: постоянного, с линейкой и с квадратичной температурной,,!Ы„„ 1786378 А2 изобретения заключается в том, что вакуумметр дополнительно снабжен резистором тепловой компенсации третьим резистором, вторым усилителем и вторым умножителем напряжений. Использование второго умножителя для преобразования сигнала температурной компенсации в сигнал, задающий нагрев резистора тепловой компенсации, и размещение жидкости на элементе крепления чувствительного элемента позволяет обеспечить равенство температур резистора тепловой компенсации и чувствительного элемента и уменьшить постоянную составляющую тепловых потерь чувствительного элемента по элементам крепления, что обеспечивает увеличение чувствительности. 1 ил. зависимостями со вторым резистором между общим проводом и выходом источника опорного напряжения, соединенным со вторым входом уплотнителя напряжений, причем общая точка резистора температурной компенсации и второго резистора, соединенная с третьим входом умножителя напряжений, и выход усилителя через сумматор связаны с индикаторам. В данном устройстве обеспечивается режим постоянного перегрева чувствительного элемента по отношению к корпусу и его независимость от температуры последнего, Недостаткам устройства является пониженная чувствительность в области малых измеряемых давлений, обусловленная наличием тепловой связи чувствительного элемента с корпусом по элементам крепления и связанных с ней тепловых потерь чувстви1706378 тельного элемента, не зависящих от измеряемого давления.

Цель изобретения вЂ” повышение чувствительности в области малых измеряемых давлений путем уменьшения тепловых потерь чувствительного элемента по элементам крепления, Эта цель достигается тем, что в теплоэлектрический вакуумметр, содержащий чувствительный элемент, включенный последовательно с первым резистором между общим проводом и выходом усилителя, соединенным с первым входом аналоговогоумножителя напряжений, выход которого соединен с первым входом усилителя, второй вход которого соединен с общей точкой первого резистора и чувствительного элемента, резистор температурной компенсации, выполненный в виде цепочки из трех последовательно соединенных резисторов: постоянного, с линейной и квадратичной температурной зависимостями, включенный последовательно со вторым резистором между общим проводом и выходом источника опорного напряжения, соединенным со вторым входом умножителя напряжений, причем общая точка резистора температурной компенсации и второго резистора, соединенная с третьим входом умножителя напряжений, и выход усилителя через сумматор связаны с индикатором, дополнительно введены резистор тепловой компенсации, третий резистор, второй уси, литель и второй аналоговый умножитель напряжений, при этом резистор тепловой компенсации включен последовательно с третьим резистором между общим проводом и выходом второго усилителя, который соединен с первым входом второго аналогового умножителя напряжений, подключенного выходом к первому входу второго усилителя, второй вход которого подсоединен к общей точке третьего резистора тепловой компенсации, при этом второй вход второго умножителя напряжений соединен с выходом источника опорного напряжения, а его третий вход с общей точкой второго резистора и резистора температурной компенсации, На чертеже приведена схема теплоэлектрического вакуумметра, Теплоэлектрический вакуумметр содержит корпус 1 с расположенным на нем элементом 2 крепления чувствительного элемента 3, соединенного последовательно с первым р:эистором 4 между выходом усилителя 5 и общим проводом 6, Г!ервый гход

;61; IL4TIля 5 подклю 1ен к 1очке соеди « .ния

П,iс;I ОГО PF ÈÑTOIl> И 4ЪЕ1СтBL1IG!IbI. О 3, 1Е

fl чта 3. Реol!, 71<,"". Г,пурной ко 1пк II

016 = 05 ЯЗ/(R3+ Й4),, (1) 35 где U16 вЂ” выходное напряжение умножителя 16;

U5 вЂ” выходное напряжение усилителя 5;

Яз вЂ” сопротивление чувствительного элемента 3;

40 R4 вЂ” сопротивление резистора 4.

Напряжение на резисторе 7 температурной компенсации и выходное напряжение усилителя 5 определяют выходное напряжение умножителя 16;

016 = (012 Я7/(Я7+ Я11)) 05/012, (2) где U12 вЂ” выходное напряжение источника опорного напряжения;

50 R7 и R11 вЂ” сопротивления резисторов 7 и 11 соответственно.

Из (1) и (2) следует: (3) Я7/(R7+R11)=R3/(R3+ Я4), 55 откуда сопротивление чувствительного элемента 3, устанавливающееся при нагреве, равно:

R3 = R7 R4/R1l (4) сации состоит из трех последовательно соединенных резистооов; постоянного 8, с линейной 9 и квадратичной 10 температурными зависимостями и соединен последователь5 но со вторым резистором 11 общим проводом 6 и выходом источника 12 опорного напряжения. Резистор 13 тепловой компенсации размещен на элементе крепления 2 между корпусом 1 и чувствительным эле10 ментом 3 и соединен последовательно с третьим резистором 14 между общим проводом 6 и выходом второго усилителя 15. Выход усилителя 5 соединен с первым входом аналогового умножителя напряжений 16 и

15 входом сумматора 17. Выход второго усилителя 15 соединен с первым входом второго аналогового умножителя напряжений 18.

Выход источника 12 соединен со вторыми входами умножителей 16 и 18 напряжения.

20 Общая точка второго резистора и резистора

7 температурной компенсации подключена к третьим входам умножителей 16 и 18 и ко второму входу сумматора 17, выход которого соединен с индикатором 19, 25 Теплоэлектрический вакуумметр работает следующим образом.

Выходное напряжение усилителя 5, определяющее нагрев и сопротивление чувствительного элемента 3, устанавливается

30 таким образом, чтобы напряжение Hà его входах было равно:

1786378

В з = Ви/й, (5) 1.0

Выходное напряжение усилителя 15, определяющее нагрев и сопротивление резистора 13 тепловой компенсации, также зависит от сопротивления резистора 7 температурной компенсации. По аналогии с(1) вЂ” 5 (4) сопротивление резистора 13 тепловой компенсации, устанавливающееся при нагреве, равно: где R14 вЂ” сопротивление резистора 14.

Из (4) и (5) следует, что при соответствующем выборе сопротивлений резисторов 4 и 14 разность температур чувствительного 15 элемента 3 и резистора 13 тепловой компенсации может быть установлена и поддерживаться равной нулю во всем диапазоне рабочих температур устройства, При этом вследствие нагрева элемента крепления 2 20 резистором 13 тепловой компенсации до температуры чувствительного элемента 3 на участке элемента крепления 2 между чувствительным элементом 3 и резистором 13 тепловой компенсации образуется изотер- 25 мическая зона и составляющая тепловых потерь чувствительного элемента 3 по элементу крепления 2 практически исключается, что сопровождается ростом относительной чувствительности Sустройства,,особенно в 30 области малых измеряемых давлений. Покажем это. Выразим относительную чувствительностьь формулой:

Я-(1!Р/ ) d 1И /dP (6) 35 где W вЂ” суммарные тепловые потери чувствительного элемента 3;

P вЂ” измеряемое давление.

Суммарные тепловые потери Рl, складываются из потерь Wp за счет теплообмена с газовой средой, зависящих от измеряемого давления и тепловых потерь

Wp по элементам крепления, не зависящих от давления, т.е.

W =Wp+Wo. (7) Тогда: S = (1/(Wo+ Wp)) d Wp/dP. (8)

Из (8) следует, что значительное снижение

Wa сопровождается повышением относительной чувствительности $ устройства. Это подтверждает достижение положительного эффекта.

Формула изобретения

Теплоэлектрический вакуумметр по авт.св. 1Ф 1599688, отличающийся тем, что, с целью увеличения чувствительности в области малых измеряемых давлений, он дополнительно снабжен резистором тепловой компенсации, третьим резистором, вторым усилителем и вторым аналоговым умножителем напряжений, при этом резистор тепловой компенсации включен последовательно с третьим резистором между общим проводом и выходом второго усилителя, который соединен с первым входом второго аналогового умножителя напряжений, подклЮченного выходом к первому входу второго усилителя,,второй вход которого подсоединен к общей точке третьего резистора и резистора тепловой компенсации, при этом второй вход второго умножителя напряжений соединен с выходом источника опорного напряжения, а его третий вход вЂ” с общей точкой второго резистора и резистора температурной компенсации.

1786378

Составитель Н.Александровская

Техред М,Моргентал Корректор С.Патрушева

Редактор C:Ðoæêoçà

Проиэводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород. ул.Гагарина, 101

Заказ 242

О Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Похожие патенты:

Датчик давления // 1760421

Изобретение относится к измерительной технике, в частности, к теплоэлектрическим датчикам давления, и может быть использовано для измерения малого избыточного давления с повышенной точностью

Способ измерения давления разреженного газа и устройство для его осуществления // 1747968

Изобретение относится к измерительной технике

Способ измерения вакуума и устройство для его осуществления // 1700405

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения вакуума

Способ градуировки теплового вакуумметра // 1675710

Изобретение относится к вакуумной технике и позволяет снизить погрешность градуировки теплового вакуумметра путем проведения индивидуальной калибровки типовой градуировочной зависимости в трех точках диапазона измеряемых давлений: в крайних при нулевом и атмосферном давлениях и в середине диапазона

Устройство контроля вакуума в электровакуумном приборе // 1657991

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам контроля вакуума п отпаянных электровакуумных приборах (ЭВП)

Теплоэлектрический вакуумметр // 1599688

Изобретение относится к приборостроению и позволяет расширить диапазон рабочих температур теплоэлектрического вакуумметра

Теплоэлектрический преобразователь давления // 1569627

Изобретение относится к приборам для измерения давлений разреженных газов и может найти применение в различном вакуумном оборудовании для измерения давления в диапазоне 10<SP POS="POST">-1</SP> - 10<SP POS="POST">5</SP> Па

Тепловой вакуумметр // 1525514

Изобретение относится к приборостроению и позволяет повысить удобство эксплуатации теплового вакуумметра при замене датчика

Способ измерения вакуума // 1509655

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в вакуумметрических системах для измерения давления разреженных газов

Теплоэлектрический вакуумметр // 1422037

Изобретение относится к приборостроению и позволяет повысить точ-

Теплоэлектрический вакуумметр // 2104507

Способ измерения давления газа и устройство для его осуществления // 2036448

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в устройствах измерения давления газов в широком диапазоне давлений

Способ измерения давления и устройство для его осуществления // 1830139

Способ изготовления датчика вакуума с наноструктурой и датчик вакуума на его основе // 2485465

Изобретение относится к датчикам вакуума для измерения давления разреженного газа в вакуумных установках различного назначения

Способ изготовления датчика вакуума с наноструктурой заданной чувствительности и датчик вакуума на его основе // 2505885

Изобретение относится к измерительной технике. В способе изготовления датчика вакуума с наноструктурой получают гетероструктуру из различных материалов, в которой формируют тонкопленочный полупроводниковый резистор, после чего ее закрепляют в корпусе датчика, а контактные площадки соединяют с выводами корпуса при помощи контактных проводников. Тонкопленочный полупроводниковый резистор формируют в виде сетчатой наноструктуры (SiO2)100%-x(SnO2)x. Массовую долю компонента х определяют (задают) в интервале 50%≤х≤90% путем нанесения золя ортокремниевой кислоты, содержащего гидроксид олова, на подложку из кремния с помощью центрифуги и последующим отжигом. Золь приготавливают в два этапа, на первом этапе смешивают тетраэтоксисилан и этиловый спирт, затем на втором этапе в полученный раствор вводят дистиллированную воду, соляную кислоту (HCl) и двухводный хлорид олова (SnCl2·2H2O). Изобретение обеспечивает повышение чувствительности датчика вакуума. 2 н.п. ф-лы, 10 ил.

Способ изготовления датчика вакуума с наноструктурой повышенной чувствительности и датчик вакуума на его основе // 2506659

Изобретение относится к измерительной технике. Способ изготовления датчика вакуума с наноструктурой повышенной чувствительности заключается в том, что образуют гетероструктуру из различных материалов, в которой формируют тонкопленочный полупроводниковый резистор, после чего ее закрепляют в корпусе датчика, а контактные площадки соединяют с выводами корпуса при помощи контактных проводников. Тонкопленочный полупроводниковый резистор формируют в виде сетчатой наноструктуры (SiO2)20%(SnO2)80% путем нанесения золя ортокремниевой кислоты, содержащего гидроксид олова, на подложку из кремния с помощью центрифуги и последующим отжигом, который приготавливают в два этапа, на первом этапе смешивают тетраэтоксисилан и этиловый спирт, затем на втором этапе в полученный раствор вводят дистиллированную воду, соляную кислоту и двухводный хлорид олова (SnCl2·2H2O) в определенных соотношениях. Изобретение обеспечивает повышение чувствительности датчика вакуума. 2 н.п. ф-лы, 4 ил.

Способ изготовления наноструктурированного чувствительного элемента датчика вакуума и датчик вакуума // 2539657

Изобретение относится к измерительной технике и может использоваться при изготовлении датчиков вакуума для измерения давления разреженного газа в вакуумных установках различного назначения. Предложен способ изготовления наноструктурированного чувствительного элемента датчика вакуума, заключающийся в образовании гетероструктуры из различных материалов, в которой формируют тонкопленочный полупроводниковый резистор, после чего ее закрепляют в корпусе датчика, а контактные площадки соединяют с выводами корпуса при помощи контактных проводников. Тонкопленочный полупроводниковый резистор формируют в виде сетчатой наноструктуры (SiO2)40%(SnO2)50%(In2O3)10%, где 40% - массовая доля диоксида кремния (SiO2), 50% - массовая доля диоксида олова (SnO2), 10% - массовая доля оксида индия (In2O3), путем нанесения золя ортокремниевой кислоты, содержащего гидроксид олова, на подложку из кремния с помощью центрифуги и последующим отжигом, который приготавливают в два этапа, на первом этапе смешивают тетраэтоксисилан и этиловый спирт, затем на втором этапе в полученный раствор вводят дистиллированную воду, соляную кислоту (HCl) и двухводный хлорид олова (SnCl2·2H2O), а также дополнительно 4,5-водный нитрат индия (In(NO3)3·4,5H2O). Предложен также датчик вакуума с наноструктурой, изготовленной по предлагаемому способу. Технический результат - повышенная чувствительность датчика по сравнению с ранее известными. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Способ изготовления датчика вакуума наноструктурой на основе смешанных полупроводниковых оксидов и датчик вакуума на его основе // 2602999

Изобретение относится к датчикам давления разреженного газа, а также к способам изготовления таких датчиков. Способ изготовления датчиков давления включает образование гетероструктуры, формирование в ней тонкопленочного полупроводникового резистора, имеющего вид сетчатой наноструктуры (SiO2)50%-c(SnO2)50%(In2O3)c (где c - массовая доля In2O3, 1%≤с≤15%), закрепление указанной гетероструктуры в корпусе датчика, и соединение контактных площадок гетероструктуры с выводами корпуса при помощи контактных проводников. Датчик давления, изготовленный в соответствии с предложенным способом, включает в свою конструкцию корпус, установленную в нем тонкопленочную гетерогенную структуру со сформированным в ней тонкопленочным полупроводниковым резистором, контактные площадки, сформированные в гетерогенной структуре, выводы корпуса и контактные проводники, соединяющие контактные площадки с выводами корпуса. Технический результат изобретения заключается в увеличении чувствительности датчика давления при осуществлении измерений в области низкого вакуума. 2 н.п. ф-лы, 8 ил.