Конструкции манометрических преобразователей тепловых вакуумметров сопротивления

Термисторные манометры весьма перспективны, так как имеют высокую чувствительность, однако по стабильности показаний они уступают проволочным. Относительное изменение сопротивления лучших термисторов составляет в течение года 0,75%. Искусственным старением при рабочей температуре в течение одного месяца можно снизить эту величину до 0,2%, что соответствует неточности измерения температуры примерно 0,05° С, а это вполне приемлемо для большинства измерений.

Баллон преобразователя изготовляется из стекла или металла. Выбор материала баллона также оказывает влияние на градуировочные характеристики манометров.

Манометрические преобразователи сопротивления типов МТ-6С-1 и МТ-6 представляют собой запаянную с одной стороны трубку (МТ-6 — металлическую, МТ-6С-1 —стеклянную) диаметром 18 лии, по оси которой натянуты вольфрамовые нити диаметром 0,01 лии, длиной 80 мм. Открытый конец трубки предназначен для подключения к вакуумной системе при помощи грибкового уплотнения. В случае металлической лампы МТ-6 обжатие трубки может производиться на расстоянии до 10 мм от открытого конца трубки. В рабочем положении манометрические преобразователи должны быть расположены цоколем вверх.

На рис. 3. 11 приведена градуировочная кривая преобразователя МТ-6 по сухому воздуху при работе методом постоянной температуры нити в режиме вакуумметра ВСБ-1.

При работе в сильно замасленных системах рекомендуется периодически промывать манометр спиртом.

При помощи манометрических преобразователей МТ-6 и МТ-6-1 можно измерять давление любых газов и их смесей с учетом относительной чувствительности теплового манометра к различным газам. Газы, давление которых измеряется, не должны вступать в химическую реакцию с конструктивными материалами манометрического преобразователя (нержавеющая сталь, ковар) и вольфрамовой нитью, нагретой до 220° С. Манометрический преобразователь МТ-6 характеризуется следующими основными постоянными.

Постоянная времени зависит от давления и изменяется от 1 сек при низких давлениях до нескольких мсек при высоких давлениях.

В работе 28 описан способ расширения верхнего предела измерения манометрического преобразователя МТ-6, заключающийся в придании нити колебательного движения. Колебательное движение нити, помещенной в магнитное поле с напряженностью 1500 э, возникало при питании нити током звуковой частоты. Полученная градуировочная кривая показана пунктиром на рис. 3. 11; она позволяет измерять давление вплоть до атмосферного.

Увеличение верхнего предела измерения в этом случае можно объяснить ухудшением условий для образования температурных скачков, характерных для неподвижных поверхностей в низком вакууме. Нижний предел измерения при этом не изменяется. Разброс градуировочных кривых различных манометров в таком режиме работы может быть весьма значителен из-за непостоянства натяжения нити.

На рис. 3. 12, а схематично изображена конструкция полупроводникового манометрического преобразователя, содержащего пять термисторов. Два термистора используются в измерительном мосту Т_р и Т_к, два предназначены для стабилизации питающего схему напряжения Ту_р и Tv_K и один Т_т — для стабилизации температуры баллона в пределах 32±5°С при помощи регулировки тока электронагревателя, расположенного на баллоне.

Градуировочные кривые этого манометра, полученные с термисторами диаметром 0,75 мм и высотой 0,32 мм, имеющими сопротивление при комнатной температуре 35 ком и постоянную В = 5800° К, показаны на рис. 3. 12, б.

В литературе 30 описан ртутный компрессионный манометр, в камере сжатия которого давление в пределах от 1 до 1-10“³лии рт. ст. измеряется термисторным манометром. Такая комбинированная система позволила измерять давления до 1 -10~⁷ мм рт. ст.

В работе 31 описан манометр сопротивления с предварительным сжатием газа в объеме манометра неуплотненным стеклянным поршнем, управляемым электромагнитом. Проводимость зазора между поршнем и стенками манометра составляла 2-10“³л/сек, что позволило измерять давления до 1 • 10“⁷ мм рт. ст.

Все вакуумметры сопротивления построены по одной схеме (см. рис. 3. 8), которая может иметь большое число модификаций в зависимости от примененного метода измерения давления или назначения.

Схемы вакуумметров, применяемых в лабораторной практике, обычно конструктивно более просты, но имеют ряд эксплуатационных недостатков. Лабораторная установка для измерения давления методом постоянной температуры нити приведена на рис. 3.13. Чувствительность установки удвоена благодаря применению в одном баллоне двух нитей, включенных в противоположные плечи моста. Флуктуации напряжения источника питания и температуры окружающей среды компенсируются двумя нитями в одном запаянном преобразователе.

Электрическая схема (рис. 3. 14) полупроводникового манометра сопротивления 29, в комплект которого входит преобразователь, изображенный на рис. 3. 12, позволяет достигнуть пределов измерения давлений от 1,0 до 10“⁶ мм рт. ст. Схема состоит из трех мостов для измерения давления, контроля напряжения и контроля температуры баллона.