Манометры сопротивления, емкостные, ионизационные, теплопроводности. Манометры сопротивления
Действие приборов основано на изменении сопротивления под действием внешнего давления. Для использования в манометрах сопротивления наиболее походящим материалом является манганин, так как он обладает слабой температурной зависимостью от сопротивления. Недостаток манганина заключается в малом изменении сопротивления под действием давления (малый пьезоэффект).
,
где
- изменение сопротивления проводника,
- коэффициент пропорциональности,
величина которого зависит от материала
проводника,
- давление.
Малая величина изменения сопротивления под действием давления обуславливает целесообразность применения манганиновых манометров только для изменения высоких и сверхвысоких давлений.
|
1 – катушка; 2 и 7 – гайки; 3 – стержень; 4 и 5 – втулки; 6 – кольца; 8 – корпус; 9 – ниппель
Рисунок 161 – Манганиновый манометр сопротивления |
Чувствительным элементом манометра является однослойная катушка из манганиновой проволоки. Один конец обмотки катушки припаян к гайке 2, а другой – к медному стержню 3, который проходит через канал в гайке. Центральное положение стержня в канале обеспечивается эбонитовыми втулками 4 и 5. Уплотнение стержня достигается набивкой из колец 6, сжатых гайкой 7. Гайка 2 ввертывается в корпус 8, снабженный ниппелем 9 для присоединения к аппарату или трубопроводу, в котором измеряется давление.
12.6 Ёмкостные манометры
Действие прибора основано на изменении ёмкости плоского конденсатора при изменении расстояния между обкладками.
Корпус манометра снабжен ниппелем для присоединения к объекту измерения. В дно ниппеля впаяна мембрана, воспринимающая давление. В верхнюю часть корпуса ввернута втулка 3, положение которой относительно корпуса может фиксироваться контргайкой. Внутрь втулки 3 вставлен керамический цилиндр-изолятор с электродом. Электрод оканчивается диском, являющимся второй обкладкой конденсатора. Под действием давления мембрана прогибается, изменяется расстояние между ней и диском, увеличивается ёмкость конденсатора. |
|
1 – корпус; 2 – мембрана; 3 – втулка; 4 – контргайка; 5 – изолятор; 6 – электрод; 7 – диск
Рисунок 162 – Ёмкостной манометр |
Недостатки данного прибора:
1) при изменении температуры изменяется расстояние между обкладками,
2) большое влияние паразитных ёмкостей, главным образом соединительных проводов и металлических частей установки.
12.7 Ионизационные манометры
Ионизационный вакумметр предназначен для измерения вакуума. Действие вакумметра основано на ионизации молекул газа потоком электронов, испускаемых раскаленным катодом.
Преобразователем вакумметра является трехэлектродная манометрическая лампа, баллон которой соединен с измеряемой средой. В баллоне расположена вольфрамовая нить, сетка и анод-коллектор.
Электроны, вылетающие
из катода, притягиваются положительно
заряженным анодом. В зависимости от
давления газа электроны на своем пути
ионизируют большее или меньшее количество
молекул. Ионы собираются коллектором
и создают коллекторный ток
,
который пропорционален величине анодного
тока и давлению газа:
,
(262)
где - коэффициент пропорциональности, зависящий от геометрических размеров преобразователя и от состава газа.
|
|
1 – баллон; 2 – катод; 3 – сетка; 4 – анод-коллектор
Рисунок 163 – Схема ионизационного вакуумметра:
|
1 – ионизационная камера; 2 – радиоактивный изотоп (излучатель); 3 – коллектор ионов; 4 и 5 – экраны; 6 – усилитель; 7 – измерительный прибор
Рисунок 164 – Схема -ионизированного манометра
|
При небольших измеряемых давлениях выгоднее применять -излучение, обладающее хорошей ионизирующей способностью. Принципиальная схема прибора для измерения давления газа с радиоизотопным ионизатором, помещенным внутри камеры показана на рисунке 164.
Термопарный манометр
Принцип действия прибора основан на том, что при низких давлениях, когда длина свободного пробега молекул соизмерима с геометрическим размерами системы теплопроводность газа зависит от давления. Манометр состоит из электронагревателя и термопары, помещенных в сосуд, в котором контролируется давление. Сосуд заполнен средой с низким давлением. Температура измеряется термопарой, ТЭДС которой является функцией измеряемого давления. Чем ниже давление, тем меньше плотность среды, следовательно, меньше частиц, которые передают импульс. Т.о. с уменьшением давления температура нагревательного элемента увеличивается. |
|
1 – нагревательный элемент; 2 – термопара; 3 – источник тока; 4 - милливольтметр
Рисунок 165 – Схема термопарного манометра |
Экзаменационный билет № 18