15. 2. Термопарний манометричний перетворювач лт - 2

Другим прикладом використання залежності теплопровідності газу від його тиску є термопарний манометр.

Термопарний манометричний перетворювач ЛТ - 2 - це лампа зі скляним або металевим балоном (ЛТ - 4), в який вмонтовано чотири електроди. Як і в манометрі опору, до двох з них приєднана платинова нитка (дротик) 1 (рис. 15.3), яка нагрівається електричним струмом від батареї БТ. До середини платинової нитки приварена термопара 2, вільні кінці якої приєднані до останніх двох електродів, до яких через розйом підключається мілівольтметр. Величина робочого струму I , що нагріває нитку, контролюється міліамперметром 3 і встановлюється до відповідного значення реостатом R .

Т

Рис. 15.3

Рис. 15.4

ермопара - це два дротики з різних металів, які з одного кінця з’єднані за допомогою зварювання. Особливістю такої пари є таке явище: якщо зварені кінці нагрівати до температури, наприклад, T , то на вільних кінцях, що охолоджуються до T , з’явиться термопарна електрична рушійна сила (Т.Е.Р.С.), величина якої залежить від різниці температур (T - T ) - чим більша ця різниця, тим більшою буде Т.Е.Р.С.. Вибором відповідних металів можна збільшити цю Т.Е.Р.С.. У розглядуваної лампи використовується термопара з металів хромеля (90 % Ni + 10 % Cr) і копеля (56 % Cu + 44 % Ni) .

Відкритим кінцем лампа приєднується герметично до вакуумної системи. Поки тиск у вакуумній системі буде атмосферним, мілівольтметр буде показувати Т.Е.Р.С., близьку до нуля при струмі I , заданому для даної лампи при її виготовленні. При достатньому зниженні тиску мілівольтметр 4 почне показувати зростаючу Т.Е.Р.С., тому що теплопровідність газу із зниженням тиску зменшиться і це призведе до підвищення температури нитки і термопарного спаю. Коли тиск знизиться настільки, що теплопровідність стане дуже малою і температура нитки перестане зростати, стрілка мілівольтметра зупиниться на граничній (максимальній ) позначці, при умові що струм I буде попередньо вірно виставлений і постійно залишатися незмінним; у цей момент витрати тепла ниткою і термопарою будуть зумовлені практично тільки теплопровідністю самих дротиків і випроміненням .

Термопарну манометричну лампу виготовляють у запаяному вигляді з вакуумом в середині - Торр. Щоб вірно визначити робочий струм запаяної лампи, необхідно дуже старанно підібрати величину I реостатом R так, щоб стрілка мілівольтметру, який показує величину Т .Е.Р.С., встановилась при цьому струмі незмінно на поділці 10 mV. Цей струм і є робочим для даної лампи, тобто струмом відповідно високому вакууму, при ньому виконують всі вимірювання після приєднання попередньо відкритої лампи до вакуумної системи.

За допомогою термопарної лампи вимірюють фактично не тиск, а Т.Е.Р.С., тому для визначення тиску використовують градуювальну криву - залежність величини Т.Е.Р.С. від тиску (рис. 15.4).

Тепловими манометричними перетворювачами можна проводити вимірювання для різних газів і пари, вести безперервні спостереження за зміною тиску у вакуумній системі; вони не складні для виготовлення. Усе це є їх позитивними якостями. Але вони мають і недоліки, головними з яких є: вузький діапазон вимірювання тиску (5 – ) Торр, оскільки чутливість манометра поза межами діапазону різко знижується і виміри стають неточними; залежність градуювальних кривих від виду газу і зміни робочого струму I з часом. Останній недолік виникає тому, що змінюється електричний опір платинової нитки - її поверхня забруднюється парою вакуумних масел та ін. У зв’язку з цим при використанні теплових манометричних перетворювачів необхідно періодично перевіряти (визначати) робочий струм. Очевидно, що для цього вакуумну систему необхідно відкачати до тиску не менше - Торр.