Вакуумметр ВИ-12

Измерительная установка ионизационного вакуумметра типа ВИ-12 предназначена для работы с термоэлектронными манометрическими преобразователями ИМ-12 и МИ-12, имеющими осевой коллектор (первый в стеклянном, а второй в металлическом оформлении), и обеспечивает на их электродах постоянные разности потенциалов: анод—катод + 200 в, коллектор—катод —100 в; осуществляет измерение ионного тока манометрического преобразователя, измерение и автоматическую стабилизацию тока эмиссии; прогрев анодной сетки манометрического преобразователя пропусканием электрического тока; прогрев анодной сетки и осевого коллектора электронной бомбардировкой.

Диапазон измеряемых давлений 10^-5 :-10^-10 мм рт. ст., что соответствует диапазону измеряемых ионных токов от 2-10^-7 до 2-10¹³ а. Имеется возможность измерять давление в поддиапазоне 10^-4н-10~⁵ мм рт. ст. (ток 2- 10⁶ч-2-10^-7 а). Шкала прибора проградуирована в единицах тока; для вычисления давления пользуются значением чувствительности манометрического преобразователя 2ч-3- 1Q^-2 амм рт. ст., указанным в паспорте, прилагаемом к каждому преобразователю. Измерительная установка вакуумметра ВИ-12 с манометрическим преобразователем ИМ-12 показана на рис. 7. 11. Измерительная установка, схема которой приведена на рис. 7. 12 (см. вклейку), состоит из усилителя ионного тока, феррорезонансного стабилизатора напряжения, выпрямителей, стабилизатора .эмиссии, электронных стабилизаторов напряжения, узла блокировки катода, узла обезга-живания анода и коллектора. Усилитель ионного тока представляет собой усилитель постоянного тока со 100-процентной отрицательной обратной связью. Первый каскад усилителя выполнен в виде отдельного выносного блока по балансной схеме на электрометрической лампе 211 (2Э2П). Кроме лампы в выносном блоке размещены три реле с высокой изоляцией контактов. Реле 214 и 218 служат для переключения входных высокоомных сопротивлений 212, 213, 215 при изменении поддиапазонов измерения и управляются переключателем 1056 «Множитель шкал». Реле 216 отключает коллектор манометрического преобразователя от измерительной установки при проверке нуля усилителя и управляется переключателем 106 «Установка нуля». Остальные каскады усилителя размещены на общей панели прибора ВИ-12, соединяющегося с выносным блоком при помощи кабеля с разъемами 191.

Следующие два каскада усиления собраны по балансной схеме на двойных триодах 6Н1П 167 и 144. Балансный каскад на лампе 167 настраивается потенциометром 159, имеющим гравировку на передней панели прибора «Установка нуля».

Нуль усилителя устанавливается при нажатом вниз переключателе 106 «Установка нуля», отключающем коллектор манометрического преобразователя от усилителя постоянного тока. Выходной каскад усилителя собран на лампе 122 (6П1П) и работает в схеме катодного повторителя. Напряжение на выходе усилителя измеряется стрелочным прибором 84 в компенсационной схеме с опорным напряжением от газового стабилизатора 117 (СГШ). Выходные сопротивления 104 и 91 коммутируются переключателем 105а «Множитель шкал».

Феррорезонансные стабилизаторы напряжения собраны по последовательной схеме из трансформаторов 36 и 37 и группы конденсаторов 12—14 и 16—18 в 3 мкф. Нестабильность выходного напряжения при полной нагрузке и изменении напряжения питающей сети на ±10% от напряжения 220 в не более ±1,5%. От феррорезонансного стабилизатора напряжения питаются выпрямители и накальные цепи электронных ламп.

Выпрямитель 45—48 применяется для питания газового стабиловольта 117 (СГШ), используемого в качестве опорного напряжения в компенсационной схеме усилителя постоянного тока. Для питания анодной цепи манометрического преобразователя применяется выпрямитель, собранный по мостовой схеме на диодах типа Д7Ж 92—99. Напряжение на преобразователе устанавливается переменным сопротивлением 83. Нестабильность этого напряжения не более ±1%. Этот же выпрямитель питает электронный стабилизатор напряжения.

Электронный стабилизатор напряжения состоит из источника опорного напряжения на газовом стабиловольте типа СГ2П 164, усиливающей лампы 6ЖШ 172 и регулирующей лампы 6С19П 174. Нестабильность выходного напряжения ±0,05%. От электронного стабилизатора напряжения питаются анодные цепи усилителя постоянного тока и реле 214 и 216.

Стабилизатор эмиссии катода манометрического преобразователя состоит из узла питания катода, стабилизирующе-регулиру-ющего устройства и схемы для измерения тока эмиссии. Питание катода осуществляется переменным током от трансформатора накала манометра 38. Для регулировки и стабилизации тока эмиссии используется схема с разделительным трансформатором 81, нагрузкой которого являются две параллельно включенные лампы 6П14П 49 и 89. Внутреннее сопротивление ламп 6П14П можно изменять, регулируя напряжение смещения на их управляющих сетках при помощи потенциометра 114 «Регулировка эмиссии». При этом будет изменяться сопротивление первичной обмотки разделительного трансформатора, включенного в цепь катода. Таким образом можно регулировать при изменении давления ток эмиссии 3-н8 ма, а при электронном обезгаживании ток 3-5-10 ма. Стабилизация тока эмиссии достигается автоматическим смещением потенциалов управляющих сеток ламп 6П14П при изменении эмиссионного тока, проходящего через сопротивления 127 и 128. При электронном обезгаживании на сетку поступает автоматическое смещение только с сопротивления 128, что позволяет несколько расширить пределы регулирования тока эмиссии, чтобы обеспечить нормальную работу стабилизатора тока эмиссии в положениях переключателя 153а «Род работы» — «Прогрев» — «Анод заземлен», т. е. сохранить нормальное напряжение накала катода манометрического преобразователя. Смещение на управляющие сетки ламп 6П14П подается от отдельного делителя постоянного напряжения 118 и 119; величина напряжения регулируется потенциометром 119.

Включение схемы стабилизатора тока эмиссии осуществляется тумблером «Накал манометра» 28; при этом загорается сигнал включения накала. Измерение тока эмиссии производится миллиамперметром 124. При нормальной работе преобразователя ток эмиссии поддерживается равным 5 ма и при электронном обезгаживании постепенно увеличивается регулировкой потенциометра 114 до 10 ма.

Узел блокировки катода манометрического преобразователя и выходного прибора усилителя ионного тока обеспечивает защиту от перегрузок измерительного прибора 84 и предохраняет от перегорания катод преобразователя при недопустимом увеличении давления. Схема блокировки собрана на тиратроне 34 (ТГЗ 0,1/1,3). При прохождении тока через тиратрон включается реле 21. Реле разрывает цепь катода манометра, отключая от сети трансформатор накала 38, изменяет постоянное смещение на сетке тиратрона, обеспечивая устойчивый режим его горения, и зажигает сигнал «Проверить шкалу». Смещение на сетке тиратрона складывается из регулируемого отрицательного напряжения от отдельного выпрямителя 24 и последовательно включенного напряжения, являющегося результатом прохождения ионного тока манометрического преобразователя по сопротивлениям 86, 87. Тиратрон настраивают на зажигание при токе преобразователя, превышающем в 1,5 раза максимальный ток установленного диапазона. Настройку осуществляют потенциометром 9. Для дополнительного предохранения выходного измерительного прибора в момент включения схемы применяется реле типа РКМ-1 193 в схеме самоблокировки, через которое анодное напряжение на усилитель подается только после предварительного прогрева лампы при установившемся напряжении на выходе электронного стабилизатора. Одновременно производится включение прибора в схему компенсации. Реле 193 включается при нажатии кнопки «Нажать после включения» 189. При отсутствии напряжения на выходе стабилизатора реле не включается.

Для обезгаживания электродов манометрического преобразователя применяется блок прогрева током анода и электронной бомбардировки анода и коллектора. Электронное обезгаживание анода и коллектора производится при разности потенциалов 1500 в и токе эмиссии 10 ма. Для получения этого напряжения используется выпрямитель, собранный по схеме удвоения напряжения на германиевых диодах типа Д7Ж по 6 шт. в плече 58—63, 65—70. Питание на выпрямитель подается от трансформатора 39, включаемого в сеть напряжением 220 в переключателем «Род работы» 153 в положении «Электрическое обезгаживание». При этом загорается сигнал 29 «1500 в», включается реле 158, через группы контактов которого высокое напряжение подается на анод манометра. Ток эмиссии 10 ма устанавливается потенциометром 114 «Регулировка эмиссии». Для уменьшения пульсаций тока эмиссии вторая часть катодного сопротивления 127 зашунтирована конденсатором 138.

Прогрев анода манометра производится переменным током от трансформатора; при этом переключатель «Род работы» 153 находится в положении «Прогрев». Установление требуемого значения тока прогрева (4 или 5,5 а) осуществляется изменением коэффициента трансформации при переключении отводов первичной обмотки переключателем 8 «Прогрев». Кроме того, предусмотрены еще два отвода для обеспечения двух ступеней прогрева анода при работе с 50-метровым кабелем.

Напряжение на анод манометрического преобразователя подается через реле 158.

Для возможности записи показаний вакуумметра в приборе предусмотрены выход (штепсельный разъем 1, контакты 1, 2) на самопишущий потенциометр. Сигнал на самописец снимается с сопротивления 86, включенного в цепь выходного прибора; пределы измерения самопишущего потенциометра должны быть 0—10 мв.

Подготовка прибора к работе осуществляется в такой последовательности.

1. Измерительный блок вакуумметра соединяют с выносным блоком кабелями, к выносному блоку подключают манометрический преобразователь; соединяют при помощи кабеля вход электрометрического каскада (выносной блок) с коллектором манометрического преобразователя.

2. Переключатель «Сеть 220 в» и «Накал манометра» устанавливают в положение, противоположное направлению стрелки; переключатель «Множитель шкал» — в положение 10⁷, а переключатель «Род работы» — в положение «Измерение».

3. Включают вилку сетевого шнура вакуумметра в сеть 220 в, 50 гц; ставят тумблер «Сеть 220 в» и «Накал манометра» по направлению стрелки, при этом должны загореться сигнальные лампочки, расположенные над тумблерами; через 2—3 мин, когда появится отсчет на приборе 124 «Ток эмиссии», следует нажать кнопку «Нажать после включения».

4. Ручкой «Регулировка эмиссии» устанавливают ток эмиссии манометра 5 ма.

Прогрев анода преобразователя и электронное обезгаживание анода и коллектора выполняются в следующем порядке.

1. Устанавливают переключатель «Род работы» в положение «Прогрев» и тумблер «Прогрев» в положение I; в положении I ток прогрева 4 а, в положении II — 5,5 а.

2. Отсоединяют коллекторный шланг от сетки электрометрической лампы выносного блока и присоединяют его к разъему «Электрическое обезгаживание».

3. Переключатель «Род работы» устанавливают в положение «Электрическое обезгаживание», при этом должен загореться красный сигнал «1500 в»; ток эмиссии 10 ма устанавливается потенциометром «Регулировка эмиссии».

Для измерения давления необходимо осуществить прогрев прибора в течение 1 ч и установить нуль усилителя следующим образом: нажать тумблер «Установка нуля» в направлении стрелки вниз и ручкой «Установка нуля» перевести стрелку прибора «Ток коллектора» на нуль. При последовательном переключении переключателей «Множитель шкал» с положения 10"¹² до 10⁷ уход нуля усилителя должен быть не более 3%. Устанавливают переключатель «Множитель шкал» в положение 10⁷ и отпускают тумблер «Установка нуля». После установки эмиссии манометра и нуля усилителя можно производить измерение давления. Переключатель «Множитель шкал» должен находиться в положении, при котором отсчет по прибору «Ток коллектора» будет достаточно хорошим.

Величина тока коллектора (в амперах) определяется как произведение отсчета по прибору и соответствующего множителя переключателя «Множитель шкал». Давление в системе определяется по индивидуальным градуировочным кривым, прилагаемым к каждому манометрическому преобразователю типа ИМ-12 или МИ-12.

При срабатывании блокировки разрывается цепь питания катода манометра, гаснет сигнал «Накал манометра» и зажигается красный сигнал «Проверить шкалу».

Для определения степени увеличения тока коллектора при повышении давления в исследуемой системе надо установить «Множитель шкал» на самый грубый диапазон — множитель 10⁷ и нажать кнопку «Запуск». Если сигнал «Накал манометра» загорится, то значит давление в системе находится в пределах диапазона давлений, измеряемого вакуумметром типа ВИ-12. Изменяя последовательно положение переключателя «Множитель шкал», можно найти достаточно хороший отсчет ионного тока. Во избежание перегорания катода после срабатывания блокировки кнопку «Запуск» нажимать долго нельзя.

Магнитный вакуумметр типа ВМ-1 или ВМ-1П предназначен для измерения давления воздуха в пределах 1н-5-10" мм рт. ст.

Прибор состоит из трех магнитных манометрических преобразователей типа ММ-8 и измерительного блока, обеспечивающего питание преобразователей и измерение разрядного тока. Вакуумметр выполняется в двух вариантах: ВМ-1 — переносный прибор настольного типа и ВМ-1П — панельный вариант. Оба варианта совершенно идентичны по электрической схеме и всем техническим параметрам, за исключением размеров (см. табл. 12).

Градуировка вакуумметров в диапазоне 1-н10 мм рт. ст. сделана по сухому воздуху в соответствии с типовым графиком манометра ММ-8, выражающим зависимость разрядного тока манометрического преобразователя от давления. Эта зависимость нанесена на шкалу измерительного прибора в мм рт. ст. Градуировка прибора будет соответствовать измеряемому давлению, если напряжение на манометре ММ-8 на поддиапазонах I и II соответствует значению 800 в с точностью ±2%, а на поддиапазоне III — 2500 в с точностью ±2,5%. На стрелочном приборе вакуумметра нанесена вспомогательная шкала, разделенная на 50 равных частей для возможности отсчета давления по специальным градуировочным графикам при работе с различными газами.

Вакуумметр ВМ-1 —трехканальный прибор. К нему одновременно с помощью кабелей можно подключить три манометрических преобразователя типа ММ-8, позволяющие поочередно производить измерение давления в том или ином канале.

Изменение напряжения, питающего преобразователь ММ-8, при колебании напряжения питающей сети на ±10% от номинального значения 220 в составляет не более ±1,5%.

Магнитный вакуумметр ВМ-5 предназначен для измерения давления газа в металлических промышленных и лабораторных установках с коммутацией трех преобразователей ММ-15 на один измерительный блок. Рабочий диапазон давлений —1-10^-1±-1-10~ мм рт. ст.

Вакуумметр имеет выход на внешний измерительный прибор или самопишущий электронный потенциометр для автоматической регистрации показаний. В вакуумметре предусмотрена возможность выдачи сигнала на приставку блокировки и информации о номере работающего датчика. Вакуумметр выпускается в настольном и панельном вариантах.

Для получения более точного значения измеряемого давления переключатель «Род работы» в промежутке времени между двумя измерениями должен находиться в положении «Анод заземлен», и при этом преобразователь не будет работать как насос.