Градуировка преобразователей.
Преобразователи для косвенных измерений давления, показания которых не могут быть рассчитаны с необходимой для практики точностью, градуируются путем сличения их показаний с показаниями образцовых приборов: механических преобразователей и компрессионных манометров. К таким преобразователям относятся тепловые, электронные, магниторазрядные и радиоизотопные.
Приборы для измерения давления, используемые в качестве исходных для градуировки всех других приборов, называются образцовыми средствами измерения первого разряда. Их постоянные или градуировочные кривые рассчитывают по размерам преобразователей и другим значениям, входящим в измерительное уравнение. Приборы, используемые в качестве образцовых, предварительно проградуированные по другим образцовым приборам, называют образцовыми средствами измерения второго разряда. Образцовые средства измерения первого разряда имеют погрешность градуировки не более 1... 5%, второго разряда — до 10... 15%.
Для расширения диапазона давлений, в котором осуществляется градуировка по образцовым приборам, можно использовать методы изотермического расширения и деления потока.
Метод изотермического расширения состоит в том, что камеру малого объема, давление в которой предварительно измеряется образцовым прибором, соединяют с камерой большего объема, начальное давление в котором можно принять равным нулю. По закону Бойля—Мариотта легко подсчитать конечное давление.
Дальнейшее понижение давления можно получить увеличивая число ступеней расширения. При этом важно учесть ошибки, связанные с натеканием, сорбционными процессами на стенках камер и откачивающим действием градуируемого преобразователя. Эти ошибки определяют нижний предел градуируемого давления. Дополнительная погрешность измерения давления, связанная с точностью измерения объемов, обычно не превышает 0,5%. Этот метод часто используется в диапазоне давлений 10-2... 10-3 Па, когда натеканием и газовыделением в калиброванном объеме можно пренебречь.
При низких давлениях (<10-7 Па), когда невозможно непосредственное сличение показаний градуированного прибора и компрессионного манометра, можно воспользоваться методом деления потока.
Методы измерения газовых потоков.
Газовый поток — это масса газа, проходящая в единицу времени через заданное поперечное сечение элемента вакуумной системы. В Международной системе единицей газового потока является кг/с. Потоки индивидуальных веществ можно измерять также количеством молекул газа, проходящих через заданное сечение элемента вакуумной системы в единицу времени.
При постоянной температуре газа часто используют внесистемную единицу газового потока м3-Па/с. Для воздуха при Т0=273 К 1м3-Па = 1,3-10-5 кг. Стационарный поток газа, выраженный в м3-Па/с, можно записать в виде
где U — проводимость вакуумной системы. Уравнение (8.1) может быть использовано для измерения стационарных газовых потоков методом двух манометров по перепаду давления на вакуумном элементе известной проводимости.
Другое выражение для определения как стационарных, так и нестационарных газовых потоков можно записать в дифференциальной форме:
В соответствии с уравнением (8.2) для измерения газовых потоков используют два метода: постоянного давления и постоянного объема. При p=const поток газа Q = Vdp/dt, а его измерение осуществляется по скорости изменения давления в камере постоянного объема. При V=const поток газа Q=Vdp/dt, а его измерение осуществляется по скорости изменения объема газа при постоянном давлении.
Описанные методы считаются абсолютными. Косвенные методы— тепловые, радиоизотопные, ионизационные — нуждаются в градуировке по абсолютным катодам.