Магниторазрядный датчик давления

 

В. В. Пакуанн, Е. Г. Гунна, Ю. M. Кроак„ ПЗВ

В. Н. Гадион и Ба Е. Жестков (. .

В

Особое конструкторское бюро техническбйЛГ. кибернетики Ленинградского ордена Лен на политехнического института им. N. H. Цщинина"Г " f

-Ъ Ъ и Агрофизический научно-исследовательский институт (72) Авторы изобретення (7! } Заявители, (54) ИАГНИТОРАЗРЯДНЫИ ДАТЧИК ДАВЛЕНИЯ

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники, в частности к датчикам для измерения давления в переменном по направлению и величине потока разреженного газа.

Известны магниторазрядные датчики давления, которые содержат осесыкетричные катод и анод, расположенные во внутренней полости цилиндрического магнита, создающего осевое магнитное поле. В манометре магнетронного типа анод представляет собой открытый по торцам цилиндр. Катод выполнен в виде двух дисков, соединенных между собой стержнем, расположенным на оси анода. В датчике инверсно-магнетронного типа катод представляет собой цилиндр с закрытыми торцами, через центральные отверстия в которых проходит стержневой. анод $l ).

Общим признаком для известных датчиков является наличие плоских катодов, закрывающих разрядную камеру с анодного цилиндров и цилиндрического магнита, создающего продольное магнитное поле, причем этот магнит может служить одновременно одной из стенок разрядной камеры.

В известных манометрах разрядная камера соединяется с откачиваемым обьемом, в котором измеряют вакуум, каналами с малой проводимостью, что обуславливает значительную погрейность измерений из-за наличия собственного откачивающего действия манометра. Выполнить эти отверстия большего размера невозможно, так как нарушаются условия существования разряда, поддержания определенного значения тока и его линейной зависимости от давления.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому магниторазрядный манометр открытого типа, соЗ держащий цилиндрические, соосно укрепленные анод, катод и магнитную систе" му, прилегающую к катоду с противоположной от анода стоооны и выполненную

871004 в виде набора плоских магнитов, разP деленных между собой шайбами из магнитомягкого материала и обращенных одноименными полюсами друг к другу (2f.

Открытость манометра получена путем создания неоднородного поля и выполнения анода в виде сетки, что позволило получить нри наличии собственного отхачивающего действия манометра давление в разрядной камере, практически всегда равное давлению в откачиваемом объеме.

Однако применение известного маноибтра для определения динамического цавления (плотности) потока разреженного газа, переменных по величине и направлению, сопряжено с высокой погрешностью измерений и зависимостью его показаний от ориентации.

Это связано с тем, что в камере известного манометра давление созда ется не только падающим потоком, но и отраженным от стенок катода и камеры потоком. Величина давления, создаваемая отраженным потоком, зависит от ориентации датчика. При скосе (непараллельности) падающего потока с противоположной стороны катода образуется затененная зона с аэродинамическим разрежением, размеры которой зависят от размеров катода и величины угла скоса. Это связано с тем, что цилиндрический катод расположен несимметрично по отношению к вектору скорости потока. Величина давления в затененной зоне может отличаться на один-два порядка от падающего потока. Поэтому и показания манометра будут соответствовать давлению патока газа, отличающемуся от истинного.

Целью изобретения является уменьшение погрешности измерения давления (плотности) потока, Эта цель достигается тем, что в известном магниторазрядном датчике давления катод выполнен в виде диска, анод — в виде диска или полусферы, а магнитная система — в виде пластины из магнитопроводящего материала, снабженной полостями со стороны катода, в которых размещены постоянные магниты.

На фиг. 1 и 2 изображен предлагаемый датчик давления.

Датчик состоит иэ плоского катода 1 и сетчатого анода 2, размещенных взаимно параллельно. К катоду 1 прилегает магнитная система, включающая пластину, из магнигомягкого материала — магнитопровод 3. Магнитопровод имеет со стороны катода полости, в которых размещены плоские постоянные магниты 4. Глубина полостей равна высоте магнитов 4. Магнитная система образует в пространстве между катодом и анодом неоднородное магнитное поле, силовые линии 5 которого изображены кривыми.

Анод 2 укреплен на сетчатых боковых опорах 6 и изолирован от катода 1 изоляторами 7. Сетчатые боковые опоры 6 прозрачны для потока газа.

Датчик работает следующим образом.

При подаче между катодом 1 и анодом 2 через ограничительное сопро20 тивление высокого электрического напряжения между ними возникает электрический разряд, ток которого служит мерой давления газа. При низких давлениях разряд локализуется вблизи анода в кольцевых зонах, где соблюдается взаимная перпендикулярность электрического и магнитного полей.

Электроны,осциллирующие вдоль силовых

30 линий магнитного поля 5 и дрейфующие вокруг осей магнитов 4, движутся к аноду 2 лишь в результате редких ионизирующих столкновений с молекулами газа. Образовавшиеся положительные ионы ускоряются к катоду 1.

Электроны, потерявшие часть своей энергии на ионизацию, начинают двигаться по новым обратам, пока не попадают на анод 2. При достаточно низком давлении между катодом 1 .и анодом 2 возникает самостоятельный тлеющий разряд, в котором объемный заряд имеет отрицательный знак, столкновения электронов с молекулами газа редки и разрядный ток мал. С

Ф увеличением давления тлеющий разряд усиливается и имеет характерные части и малое сопротивление разрядного промежутка. Расстояние между катодом и анодом выбирается в зависимости от

И величины магнитного поля, питающего напряжения, и размеров магнита. С увеличением этого расстояния диапазон измерений расширяется в сторону низкого давления. Датчик может представлять собой ячейку, магнитная система которой состоит из одного магнита, установленного на дне чашеобразного магнитопровода.

Такое выполнение катода, анода и магнитной системы .позволило создать плоскостную конструкцию датчика, что устранило экранирующие поток элементы. При перемещении потока разреженного газа вдоль электродов (катода и анода) частицы газа пролетают сквозь камеру практически без отражения.

Датчик работает в пролетном режиме.

Плотность потока в камере изотропна и соответствует плотности падающего потока. Погрешность измерения в этом случае минимальна и значительно ниже, чем у известного. Изменение направления потока в диапазоне+30Р относительно оси датчика со стороны анода не сказывается на величину. давления в камере, так как концентрация частиц газа практически не изменяется.

Величина скоса потока не изменяет установившееся давление в камере предлагаемого датчика.

871004

Формула изобретения

Магниторазрядный датчик давления, содержащий катод, сетчатый анод и магнитную систему, примыкающую к катоду с противоположной от анода стороны, отличающийся тем, что, с целью уменьшения погрешности измерения давления, в нем катод выполнен в виде диска, анод — в Виде диска или полусферы, а магнитная система — в виде пластины из магнитопроводящего материала, снабженной полостями со стороны катода, в которых размещены постоянные магниты, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Лекк Дж. Измерение давления в вакуумных системах, М., 1966, с. 122.

2. Авторское свидетельство СССР к 637749, кл. 6 01 L 21/34, 13.06.77 прототип).

871004

ФЫР

Составитель Л. Балянина

Репактов О. Филиппова Т.Маточка Ко екто А.Февенп

Заказ 8423/13 Тираж 910 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий !

13035 Москва Ж-35 Раушская наб. и . 4 5 филлиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4.