Лекция 5 тема: “ИЗМЕРЕНИЕ ДАВЛЕНИЙ”
Конспект лекций "Вакуумная техника"
Преподаватель Конев С.А.
Лекция 5
ИЗМЕРЕНИЕ ДАВЛЕНИЙ
Охватывает область давлений от 760 мм рт. ст. до 10-12 мм рт. ст.. Поскольку область охватывает 15 порядков, в настоящее время не существует универсального метода измерения.
Механические манометры
Манометр Бурдона
Манометры пригодны для измерения вакуума в области 1-760 мм рт.ст..
Источники ошибок:
- Смещение нулевой точки;
- упругие последействия;
- явления гистерезиса;
- колебания температуры.
Рис. Схематичное представление манометра Бурдона
Достоинства:
- Простота;
- независимость от рода газа;
- не выделяют паров в откачиваемый объём (в отличии от жидкостных манометров).
Жидкостные манометры
U- образные и манометры с наклонным коленом используются для измерений давлений до 10-1 мм рт.ст. (если рабочая жидкость- ртуть). Точность простых U- образных манометров ±1 мм рт. ст.. Точность манометров с наклонным коленом возрастает в 1/sina раз (a- угол наклона колена к горизонту).
Компрессионные манометры.
Манометр Мак-Леода
Если газ, давление которого необходимо измерить, заключить в известный объём, после чего сжать его, то полученное таким путём давление становится возможным измерить способом обычного U-образного манометра. Зная степень сжатия и измеренное давление, можно определить искомое давление.
В начале сжатия, в объёме V газ имеет давление Р, которое необходимо измерить. Сжатый газ в измерительном капилляре занял объём Vк при давлении (Р+h). По закону Бойля-Мариотта:
p V= (p+h) Vк;
т.к. 
Задачи:
- Дано:
V=200 см3;
rk= 1 мм;
h=5 мм.
Чему равно P=?.
2. Дано:
V=200 см3;
rk= 1 мм;
h=100 мм. (максимальное значение)
Чему равно P=?. (максимальное значение)
Ошибки в показаниях этого прибора связаны с влиянием капиллярных сил. Нижний предел давлений манометра Мак- Леода составляет 10-5 мм рт.ст..
Манометр непригоден для измерения давления конденсирующихся газов (например паров воды).
Эти манометры относятся к эталонным приборам.
Тепловые манометры
Теплопроводность газа зависит от давления, если длина свободного пути того же порядка, что и размеры сосуда, содержащего газ. Эта зависимость и использована для измерения давления тепловыми манометрами.
Манометры сопротивления (Пирани, 1906 г.)
Нить нагревается пропусканием через неё электрического тока. Если мощность тока постоянная, то температура установится такой, когда будет выполняться балансовое соотношение:
Qэл=Qг+Qиз+Qпр
Для l>>d1, при P<10-3 мм рт. ст., Qг®0. и Qэл=Qиз+Qпр.
В манометрах сопротивления изменение температуры проволоки измеряется по изменению её сопротивления.
В качестве проволоки применяется платиновая, вольфрамовая или молибденовая проволока толщиной примерно 30 мк (3 10-5 м) . Температура нити 80-1200С.
Ионизационные манометры.
Ионизационный манометр с горячим катодом
Протекающие через разреженный газ заряженные частицы могут частично его ионизировать, если их энергия превышает энергию ионизации для данного газа. Если все остальные параметры постоянные, то удельная ионизация, т.е. число пар ионов, возникающих на единице пути, будет пропорционально плотности газа. Ток в цепи коллектора ионов является мерой давления.
Погрешности показаний обычно связаны
со следующими причинами:
- Путь, проходимый электронами в газовой среде, точно не известен;
- не все образовавшиеся ионы улавливаются коллектором ионов;
- горячий катод создаёт в измерительном пространстве более высокую температуру и, следовательно, уменьшает плотность газа в нём, по сравнению с откачиваемым объёмом.
Градуировка производится в области давлений от 10-1 до 5 10-5 мм рт.ст..
Область нормальной эксплуатации манометров составляет от 10-3 до 5 10-8 мм рт.ст..
{jlcomments}