Магниторазрядный способ измерения давления

 

МАГНИТОРАЗРЯДШЙ СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ путем измерения разрядного тока, возникашцего в электрическом и магнитном полях при одновременной подаче переменного синусоидального и постоянного иапряженийна электроды датчика, отличающийся тем, что,, с целью улучшения условий техники безопасности и повышений точности измерений за счет снижения напряжения зажигания и поддержания разряда, используют переменное напряжение частоты , которую выбирают из условия ), где С среднее время жизни электрона в разряде при наибольшем измеряемом давлении; граничная частота возникновения мультипакторного эфСП фекта, .: : И измеряют постоянную составлякш(ую Ионного тока, по величине которой судят о давлении.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК ((9) (31) 4(51) G 01 L 21 34

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

00ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H Asmrcsouv caepg.: с у

1j с $ .,1

{21) 3579101/24-10 (22) 08.04.83 (46) 15.04.85. Бюл. У 14 (72) С.А. Черенщиков и С.А. Васильев (71) Физико-техническйй институт низких температур АН УССР (53) 531.788(088.8) (56) 1. Гуляев И.А., Ерюхин А.В.

Измерение вакуума. И., Изд. стандартов, 1960, с. 72.

2..Авторское свидетельство СССР

В 531048, кл. G 01 L 21/34, 1975.

3. Авторское свидетельство СССР

У 871005, кл. С 01 L 21/34, 1980 (прототип). (54)(57) ИАГНИТОРАЗРЯДИЫИ СНОСОВ

ИЗИЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ путем измерения .разрядного тока, возникающего в электрическом и магнитном полях при одновременной подаче переменного синусондального и постоянного напряжений на электроды датчика, о т л нч а ю шийся тем, что,, с целью улучшения условий техники безопасности и повышения точности измерений за счет снижения напряжения зажигания и поддержания разряда, используют переменное напряжение частоты f, которую выбирают иэ условия

I где t, †;среднее время жизни электрона в разряде при наибольшем измеряемом давлении;

4 — граничная частота возникно--. вения мультипакторного эффекта, и измеряют постоянную соетавляюи(ую С ионного тока, по величине которой судят о давлении.

11505

1О

Известен также способ определения вакуума с помбщью магниторазрядных манометров на переменном напряжении, причем определение вакуума 5 ведут по переменной составляющей тока. Способ отличается повышенной устойчивостью к замасливанию датчика и позволяет контролировать степень его загрязнения, измеряют отдельно 50 ток при каждой полярности переменного напряжения f2) .

Однако погасание разряда при смене полярности напряжения приводит к нестабильности времени его горения 55 эа счет флуктуаций момента зажигания, а следовательно, к снижению точности измерения. Кроме того, для

Изобретение относится к вакуумной технике и может найти примененпе для измерения давления в лабораторных и промышленных вакуумных установках, снабженных магниторазрядными датчиками давления, в бортовых устройствах измерения давления космических летательных аппаратов, а также для измерения давления остаточных газов в отпаянных электровакуумных приборах.

Известен способ измерения давления с помощью магниторазрядного вакуумметра. Иагниторазрядный вакуумметр представляет собой систему l5 электродов (анод и холодный катод), расположенную в герметичном баллоне между полюсами магнита. Баллон присоедийяют к вакуумному объему, дав ление в котором необходимо измерить, 20 а между электродами прикладывают постоянное высокое напряжение (от 800 до нескольких тысяч вольт). Ток разряда при постоянном напряжении и магнитном поле однозначно зависит от дав- . 25 ленин. В разрядную цепь включают микроамперметр постоянного тока, который может быть проградуирован непосредственно в единицах давления P1) .

Магниторазрядный способ измерения давления пригоден для измерения в

-!Ф широком диапазоне давлений 1»»10 торр, обладает высокой чувствительностью, однако требует применения высоковольтного источника питания со значитель35 ной массой. Кроме того, такой способ характеризуется невысокой точностью, а датчик манометра в системах, откачиваемых масляными насосами, неустойчив к загрязнению парами органических веществ, 0(2 проведения измерений требуется высоковольтный трансформатор.

Наиболее близким к предлагаемому является способ измерения давления магниторазрядным преобразователем, в котором для зажигания разряда подают совместно переменное и постоянное напряжение. Постоянное поддержание разряда за счет приложенного к одному из электродов постоянного напряжения исключает нестабильность времени его горения, что повышает точность измерений и расширяет диапазон давлений, в котором можно проводить измерения, а изменение полярности других электродов обеспечивает их поочередную очистку ионной бомбардировкой (3), Недостатком указанного способа является необходимость применения высоких питающих напряжений, Высокое напряжение — источник повышенной опасности для обслуживающего персонала. Кроме того, за счет высокого напряжения ионы приобретают значительную энергию и, бомбардируя электроды, вызывают интенсивное их рас-. пыление, приводящее к откачивающему действию манометра, что понижает точность измерений.

Цель изобретения — улучшение условий техники безопасности и повышения точности измерений за счет снижения напряжения зажигания и поддержания разряда.

Укаэанная цель достигается тем, что согласно способу измерения давления, заключающемуся в измерении разрядного тока, возникающего в электрическом и магнитном полях при одновременной подаче на электроды датчика переменного синусоидального постоянного напряжения, используют переменное напряжение частот f которую выбирают из условия

1/ь„1 с 1

1 где — среднее время жизни электро на в разряде при наибольшем измеряемом давлении; — граничная частота возникновения муйьтипакторного эффекта, и измеряют постоянную составляющую ионного тока, по величине которой судят о давлении.

1150506

Составитель А. Зосимов

Техред А.Бабинец б

Корректор Л. Пилипенко

Редактор О. Колесникова

Заказ 2132/31 Тираж 897

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

В высокочастотном поле за счет смены направления перемещения электронов поперек магнитного поля за время, меньшее времени их жизни при разряде в постоянном поле, электроны производят ионизацию, постоянно оставаясь в области разряда, так как исключается их направленное перемещение. При этом разряд может поддерживаться и без электронов, эмиттированных электродами в результате вторичной ионно-электронной эмиссии. В результате значительная энергия ионов, которая требуется для получения эмиссии cTBновится ненужной, что позволяет снизить напряжение питания.

Выбор частоты меньше порога возникновения мультипакторного эффекта позволяет исключить влияние нарастающей вторичной электрон-электронной эмиссии на разрядный ток и регистрировать в разряде только ионный ток (возникающий за счет ионизации остаточного газа).

Однако при увеличении частоты увеличивается емкостная составляющая тока, которая становится больше разрядного тока, поэтому измерение давления в этом случае следует вести до постоянной составляющей ионного тока разряда.

Предлагаемый способ осуществлен с помощью двуханодного магниторазряд;ного датчика. Высокочастотные напря жения 24 В на частоте 8 мГц .в противофазе прикладывают к анодам датчика.

Одновременно подают постоянное напряжение 80 В между каждым из анодов .и общим катодом. Измеряют постоянный

40 ток s цепи катода, служащего коллекторои ионов. Разряд устойчиво загорается . и поддерживается -в области давлений азота 2 10- - 10 торр, сохраняя линейность зависимости тока от давления.

4 !!редлагаемый способ таким образом позволяет снизить напряжение питания датчика с 2500 до 80 В при высокочастотном напряжении между анодами

48 В.

Примененные для питания датчики напряжения не представляют существенной опасности для обслуживающего персонала, что позволит исключить высоковольтную блокировку и снизить требования к качеству изоляции при одновременном улучшении условий безопасности.

Рабочее напряжение на анодах магниторазрядного датчика при подаче высокочастотного напряжения сравнимо с напряжением (100-200 В) на анодах электронных ионизационных манометров с накаленным катодом. Уменьшение напряжения приводит к уменьшению откачивающего действия и повышению точности измерения до уровня точности электронных ионизационных манометров, т,е. с 20-100 до 5-50Х в зависимости от измеряемого давления.

Кроме того способ позволит исключ чить из схемы вакуумметра высоковольтный повышающий трансформатор, имеющий значительные размеры и вес.

Высокочастотный генератор в этом случае с учетом увеличения напряже-. ния в резонансном колебательном контуре может быть собран на одном высокочастотном транзисторе и имеет размеры и вес много меньше, чем высоковольтный трансформатор, а также и меньшее энергопотребление. Это даеT возможность создать портативный вакуумметр с автономным питанием.

Магнитная индукция может быть уменьшена примерно в два раза, за счет чего возможно уменьшение веса, размеров и магнитного. поля. рассеяния.