Лабораторная работа №1 термопарный вакуумметр



бет3/3
Дата18.07.2016
өлшемі0.88 Mb.
түріЛабораторная работа
1   2   3
    Бұл бет үшін навигация:
  • He Ne

Приложение


П.1. Техническое описание вакуумметров ионизационно-термопарных типа ВИТ-2.
П.2. Назначение и область применения.
Вакуумметр ионизационно-термопарный ВИТ-2 и ВИТ-2-11 предназначен для измерения давления сухого воздуха в диапазоне 210-1…10-7 мм рт.ст.(20…110-3 Па). Вакуумметр состоит из измерительного блока, работающего в комплекте с ионизационным манометрическим преобразователем ПМИ-2 и термопарными манометрическими преобразователями ПМТ-2 или ПМТ-4М.

Вакуумметр предназначен для работы в лабораторных и производственных условиях.

П.1.2. Технические характеристики.

П.1.2.1. Диапазон давлений, измеряемых вакуумметром:

210-1…110-7 мм рт.ст. (20...110-3 Па).

Давление в пределах 210-1...10-3 мм рт.ст. (20...110-1 Па) измеряется преобразователями ПМТ-2 или ПМТ-4М; 10-3...10-7 мм рт.ст. (10-1...10-5 Па) - ионизационным преобразователем ПМИ-2.

Диапазон измеряемых токов 10-4...10-9 А, следовательно, и диапазон измеряемых давлений разбит на пять поддиапазонов (табл. П.1.).

Таблица  П.1.



Множитель шкалы

Поддиапазон

Диапазон измеряемых токов, А

Давление, мм рт.ст.

1

1

10-5…10-4

10-3…10-2

10-1

2

10-6…10-5

10-4…10-3

10-2

3

10-7…10-6

10-5…10-4

10-3

4

10-8…10-7

10-6…10-5

10-4

5

10-9…10-8

10-7…10-6

Шкала выходного прибора ионизационной части вакуумметра градуирована в единицах тока. Шкала выходного прибора термопарной части вакуумметра градуирована в милливольтах, и давление определяется по градуировочным кривым, приведенным в паспорте на преобразователь.

П.1.2.2. Относительная погрешность измерения давления ионизационной частью вакуумметра составляет в диапазоне 110-3...110-7 мм рт.ст. (10-1...10-5 Па) не более  30%.

П.1.2.3. Термопарная часть вакуумметра ВИТ-2 ― индикаторная. Погрешность измерения давления термопарной частью вакуумметра не нормируется.

П.1.3. Конструкция прибора.

Конструктивно прибор оформлен в виде переносного прибора с прямой передней панелью, помещенного в футляр. Футляр имеет жалюзи для протока воздуха и вентиляции.

На передней панели размещены стрелочные приборы и все органы управления, необходимые оператору при работе с вакуумметром.

На задней стенке расположены: предохранители, разъемы для подключения преобразователей и внешнего самопишущего прибора.

На боковой стенке находится отверстие "Коррекция нуля", через которое возможна подрегулировка нуля стрелочного прибора ионизационной части.

П.1.4. Принцип действия.

ПЛ.4. Вакуумметр термопарный. Электродвижущая сила, развиваемая термопарным манометрическим преобразователем, определяется температурой его нагревателя. Если в преобразователе, вакуумно-плотно соединенном с обследуемым объемом, ток накала нагревателя поддерживается постоянным, то ЭДС термопарного преобразователя будет определяться давлением окружающего газа, так как температура нагревателя зависит от теплопроводности газа. Следовательно, при понижении давления теплопроводность газа уменьшится, температура нагревателя увеличится, увеличится и ЭДС термопарного преобразователя. График зависимости термоЭДС от давления приведен в паспорте преобразователя и на рис. 1.4.

П.1.4.2. Вакуумметр ионизационный. Для измерения давления газа с помощью ионизационного манометрического преобразователя ПМИ-2 используется ионизация газа, вызываемая потоком электронов из накаленного катода.

Ионный ток ионизационного преобразователя, являющийся результатом ионизации, очень мал (10-4...10-9 А) и непосредственно измерен быть не может. Поэтому в вакуумметре ВИТ-2 использован электрометрический усилитель постоянного тока с выходом на стрелочный прибор.

Ионный ток ионизационного преобразователя, пропускаемый через известное высокоомное сопротивление, создает на нем падение напряжения. Это напряжение подается на вход усилителя постоянного тока со 100%-й отрицательной обратной связью и измеряется на выходе усилителя стрелочным прибором, градуированным по току.

Ионизационный манометрический преобразователь ПМИ-2 является триодом, анод которого выполнен в виде сетки, а коллектор ионов имеет форму цилиндра. На коллектор подается отрицательный потенциал по отношению к катоду, равный 50 В, а на анод ― положительный, равный 200 В (рис. 11.1.).

С помощью стабилизатора тока эмиссии ток эмиссии катода ионизационного преобразователя поддерживается постоянным и равным 0,5 мА.

Рис. 11.1.

При постоянном токе эмиссии электронов и постоянном напряжении на аноде ионизационного преобразователя, ускоряющем электроны, число образующихся ионов будет пропорционально молекулярной концентрации газа в межэлектродном пространстве ионизационного преобразователя. Положительные ионы собираются на коллекторе ионизационного преобразователя, находящемся под отрицательным потенциалом относительно катода и анода.

Ионный ток коллектора подается на вход усилителя постоянного тока и измеряется на выходе усилителя стрелочным прибором.

П.1.5. Описание схемы.

Блок-схема вакуумметра ВИТ-2 представлена на рис. П.2.


Рис. П.2. Блок-схема вакуумметра ВИТ-2.

Из блок-схемы видно, что вакуумметр состоит из измерительного блока и манометрических преобразователей. Измерительный блок вакуумметра состоит из двух самостоятельных частей (см. принципиальную схему вакуумметра).

П.1.5.1. Термопарная часть вакуумметра обеспечивает измерение термоЭДС и тока нагревателя преобразователя ПМТ-2 или ПМТ-4М. Она состоит из параметрического стабилизированного источника питания С-2 на кремниевом стабилитроне, питающегося от трансформатора, и стрелочного индикатора, который переключателем коммутируется в цепь термоЭДС или тока нагревателя преобразователей.

Источник питания С-2 характеризуется следующими параметрами: выходное напряжение ― 8 В, ток нагрузки ― 150 мА.

П.1.5.2. Ионизационная часть вакуумметра обеспечивает: питание, измерение ионного тока и тока эмиссии ионизационного преобразователя, автоматическую стабилизацию тока эмиссии катода, прогрев анода переменным током без анодного напряжения и с ним, возможность подключения внешнего самопишущего прибора.

Ионизационная часть вакуумметра включает электрометрический каскад Э-3, усилитель У-3, стабилизированные источники питания С-1, М-5, обеспечивающие стабильную работу усилителя и электрометрического каскада, стабильный источник питания С-6, питающий ионизационный преобразователь, стабилизатор тока эмиссии катода СТ-2 и стрелочный прибор, коммутируемый переключателем в цепь тока эмиссии катода или к выходу усилителя У-3.
П.2. Инструкция по эксплуатации.

П.2.1. Указание по технике безопасности.

Перед включением прибора в сеть переменного тока необходимо надежно заземлять его, пользуясь клеммой « ».

П.2.2. Подготовка к работе.

П.2.2.1. Установить тумблеры с гравировкой "СЕТЬ" и "НАКАЛ" в нижнее положение.

П.2.2.2. Установить переключатель "ИЗМЕРЕНИЕ ― ТОК НАГРЕВАТЕЛЯ" в положение "ТОК НАГРЕВАТЕЛЯ", а ручку резистора "ТОК НАГРЕВАТЕЛЯ" ― в крайнее левое положение.

П.2.2.3. Установить переключатель "МНОЖИТЕЛЬ ШКАЛЫ" в положение "УСТАНОВКА НУЛЯ".

П.2.2.4. Установить переключатель "РОД РАБОТЫ" в положение "УСТАНОВКА ЭМИССИИ", а ручку резистора "УСТАНОВКА ЭМИССИИ" ― в крайнее левое положение.

П.2.2.5. Включить вилку сетевого кабеля вакуумметра в сеть 220 В, 50 Гц.

П.2.2.6. Преобразователи ПМТ-2, ПМИ-2 выпускаются заводом-изготовителем в запаянном и откачанном (до 10-4...10-5 мм рт.ст.) виде. Благодаря этому может быть проверена работоспособность вакуумметра с этими преобразователями путем непосредственного измерения вакуума в самих преобразователях по специальной методике.

П.2.2.7. Для каждого термопарного преобразователя ПМТ-2 (до вскрытия баллона) необходимо определить его рабочий ток по следующей методике:

а) соединить кабелем преобразователь с измерительным блоком вакуумметра ВИТ-2;

б) тумблер "СЕТЬ" термопарной части вакуумметра установить по направлению стрелки, при этом должна загореться сигнальная лампа;

в) установить переключатель "ИЗМЕРЕНИЕ ― ТОК НАГРЕВАТЕЛЯ" в положение "ИЗМЕРЕНИЕ" и реостатом "ТОК НАГРЕВАТЕЛЯ" установить стрелку измерительного прибора на конец шкалы;

г) установить переключатель в положение "ТОК НАГРЕВАТЕЛЯ" и по нижней шкале измерительного прибора отсчитать ток в миллиамперах ― рабочий ток нагревателя испытуемого преобразователя;

д) тумблер "СЕТЬ" термопарной части вакуумметра установить в положение, противоположное стрелке (выключить), а манометрический преобразователь от измерительного блока отсоединить.

П.2.3. Методика работы с прибором.

П.2.3.1. Термопарная часть вакуумметра. Измерение давления преобразователем ПМТ-2 производится следующим образом:

1) соединить кабелем термопарный преобразователь с измерительным блоком;

2) включить тумблер "СЕТЬ" термопарной части вакуумметра (установить по направлению стрелки), при этом должна загореться сигнальная лампа;

3) установить рабочий ток данного преобразователя по нижней шкале прибора резистором "ТОК НАГРЕВАТЕЛЯ";

4) установить переключатель "ИЗМЕРЕНИЕ ― ТОК НАГРЕВАТЕЛЯ" в положение "ИЗМЕРЕНИЕ" и произвести отсчет по верхней шкале прибора (100 делений соответствует 10 мВ). Полученное значение перевести в единицы давления (мм рт.ст.) по градуировочной кривой, приведенной в паспорте преобразователя.

П.2.3.2. Ионизационная часть вакуумметра. Измерение давления ионизационным преобразователем ПМИ-2 производится по следующей методике:

1) соединить кабелем ионизационный преобразователь с измерительным блоком;

2) включить тумблеры "СЕТЬ" и "НАКАЛ" в положение, указанное стрелкой (включено). При этом должна загореться сигнальная лампа;

3) реостатом "УСТАНОВКА ЭМИССИИ" по стрелочному прибору установить ток эмиссии катода ― 0,5 мА (50 делений по стрелочному прибору);

4) через 3 мин. переключатель "РОД РАБОТЫ" установить в положение "ИЗМЕРЕНИЕ" и ручкой "УСТАНОВКА НУЛЯ" установить стрелку прибора на нуль;

5) установить переключатель "РОД РАБОТЫ" в положение "ПРОГРЕВ". Прогревать анод ионизационного преобразователя необходимо в течение 1…2 мин.;

6) установить переключатель "РОД РАБОТЫ" в положение "ОБЕЗГАЖИВАНИЕ". Обезгаживание производить в течение 1...2 мин.

В случае необходимости измерения ионного тока (тока коллектора) преобразователя при обезгаживании необходимо подобрать соответствующую шкалу измерительного прибора (стрелка прибора не должна заходить за пределы шкалы).

После проведения указанных операций дать прибору прогреться в течение 10 мин. Произвести повторно установку нуля усилителя и тока эмиссии катода (0,5 мА) и перейти к измерению давления. Для этого переключатель "МНОЖИТЕЛЬ ШКАЛЫ" установить в положение, при котором отсчет по прибору, измеряющему ионный ток преобразователя, будет достаточно хорошим.

Ионный ток в микроамперах определяется как произведение отсчета по прибору и соответствующего множителя переключателя "МНОЖИТЕЛЬ ШКАЛЫ". Например, отсчет по прибору 25 делений, а переключатель "МНОЖИТЕЛЬ ШКАЛЫ" находится в положении "10-3". Ионный ток при этом 2,5 10-2 мкА.

Давление в системе, соответствующее данному ионному току ионизационного преобразователя, определяется по формуле, мм рт.ст.:

где С ― постоянная преобразователя, мм рт.ст. (С приводится в паспорте преобразователя. В данном случае берется чувствительность при токе эмиссии катода 0,5 мА, для ПМИ-2 С = 87 мм рт.ст./А); IИ ― ионный ток преобразователя, А.

В паспорте чувствительность ионизационных преобразователей ПМИ-2 дана по сухому воздуху. Однако с помощью ионизационных преобразователей можно измерять давление любых газов и их смесей при условии, что эти газы не вступают в химическую реакцию с конструкционными материалами преобразователя.

Относительная чувствительность ионизационных преобразователей ПМИ-2 по некоторым газам приводится в табл. П.2, где Св ― постоянная ионизационного преобразователя по сухому воздуху ― 1; С ― постоянная ионизационного преобразователя по газам.

Таблица П.2.

Газ

Сухой воздух

H2

He

Ne

Ar

Kr

Xe


Св

1,00

0,47

0,18

0,25

1,31

1,98

2,71

ВНИМАНИЕ!


  1. Во избежание повреждения стрелочного прибора М-906 (ионизационная часть) рекомендуется переключатель "РОД РАБОТЫ" установить в положение "ИЗМЕРЕНИЕ" не ранее чем через 5 мин. после включения в сеть.

  2. При отключении прибора от сети переключатель "РОД РАБОТЫ" предварительно должен быть установлен в положение "ПРОГРЕВ".

П.2.3.3. Особенности эксплуатации. Перед включением накала ионизационного преобразователя ПМИ-2 необходимо убедиться (при помощи термопарной части вакуумметра ВИТ-2), что давление в обследуемом объеме не выше, чем 10-3 мм рт.ст.).

Включение ионизационного преобразователя ПМИ-2 при давлении свыше 10-3 мм рт.ст. приводит к выходу его из строя. Длительная работа преобразователя при давлениях 10-3…10-4 мм рт.ст. сокращает срок его службы.

П.3. Средняя длина свободного пробега молекул воздуха при 298 К.

Давление воздуха, Па

Средняя длина свободного пробега, м

Давление воздуха, Па

Средняя длина свободного пробега, м

1105

6,210-8

110-2

6,210-1

1102

6,210-5

110-3

6,2100

10

6,210-4

110-4

6,2101

1

6,210-3

110-5

6,2102

110-1

6,210-2

110-6

6,2103

Следовательно, среднюю длину свободного пробега молекул воздуха при температуре 296 К и любом давлении можно определить по формуле, м:

где Р   давление газа, Па.



ЛИТЕРАТУРА.

  1. Вакуумная техника: Справочник /Е.С. Фролов и др. ― М.: Машиностроение, 1965. ― 360 с.

  2. Востров Г.А., Розанов Л.А. Вакуумметры. ― Л.: Машиностроение, 967. ― 236 с.

  3. Кучеренко Е.Т. Справочник по физическим основам вакуумной техники. ― Киев: Вища шк., 1981. 264 с.

  4. Методические указания к изучению раздела "Методы и средства измерения давления и масс-спектрального анализа разреженных газов по курсу "Технология и автоматизация производства электронных приборов" /Сост. А.И. Кузьмичев, В.Д. Белоусов. ― Киев: КПИ, 1962, ― 68 с

  5. .Методические указания к изучению раздела "Методы и средства откачки газов" по курсу "Технология и автоматизация производства электронных приборов" /Сост. В.Д. Велоусов, А.И. Кузьмичев. ― Киев: КПИ, 1962. ― 60 с.

  6. Пишко А.И., Плисковский В.Я., Королев В.И., Кузнецов В.И. Основы вакуумной техники. ― М.: Энергоиздат, 1981. ― 432 с.

  7. Пишко А.И., Плисковский В.Я., Пипко Е.А. Конструирование и расчет вакуумных систем. ― М.: Энергия, 1979. ― 504 с.

  8. Розанов Л.А. Вакуумная техника. ― М.: Высш. шк., 1962. ― 207 с.


ОГЛАВЛЕНИЕ.

Лабораторная работа №1. Термопарный вакуумметр. 3

Лабораторная работа №2. Термоэлектронный вакуумметр 5

Лабораторная работа №3. Механические вакуумные насосы объемного действия с масляным уплотнением. Их обслуживание. Измерение характеристик. 21



Приложение 36

Литература 43


Достарыңызбен бөлісу:
1   2   3


©dereksiz.org 2019
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет