2.8.6 Теплові засоби вимірювання тиску

За умов великих тисків газу його теплопровідність не залежить від тиску, тому що збільшення кількості молекул у одиниці об’єму під час підвищення тиску компенсує зменшення довжини їх вільного пробігу.

За умов низьких тисків, коли довжина вільного пробігу молекул стає сумірною з геометричними розмірами камери, у якій знаходиться газ, теплопровідність його визначається числом молекул в об’ємі, тобто тиском газу.

Чим нижчий тиск газу, тим нижча його теплопровідність. Це явище використовують для вимірювання тиску розрідженого газу тепловими манометрами.

Вимірювальний перетворювач теплового манометра являє собою сполучену з вимірюваним середовищем камеру, у якій знаходяться нагрівач та вимірювач температури. Під час зменшення абсолютного тиску газу металевий дріт, що нагрівається електричним струмом, внаслідок зменшення теплопровідності газу гірше охолоджується і його температура зростає.

Значення температури дроту характеризує значення вакууму [46].

У теплових термопарних манометрах вимірювання температури нагрітого платинового дроту здійснюють термоелектричним термометром у комплекті з мілівольтметром або потенціометром. Промисловість випускає термопарний вакуумметр типу ВТ-2А з границями вимірювання тиску від 0,1 Па до 100 Па.

У теплових манометрах з термоопором вимірювання температури здійснюється за допомогою мостової схеми, у двох плечах якої включені металеві або напівпровідникові опори R_К та R_Т, які нагріває електричний струм. Резистор R_Т знаходиться у балоні, який сполучений з вимірюваним середовищем. Резистор R_К, який служить для температурної компенсації, знаходиться у запаяному балоні. Зміна тиску газу призводить до зміни величини електричного опору R_Т , а отже, до розбалансування мосту.

Покази теплових манометрів залежать від виду газу, і тому їх градуюють на сухому повітрі, а під час вимірювань тисків інших газів необхідно виконувати їх переградуювання.

2.8.7 В’язкісні засоби вимірювання тиску

Принцип дії в’язкісних манометрів заснований на залежності в’язкості розрідженого газу, яка визначається рухом в ній твердого тіла, від вимірюваного тиску. Найбільше застосування такі манометри знайшли в лабораторній практиці для вимірювання тисків від 0,1 Па до 10^-5 Па абсолютного тиску.

Рисунок 2.40 – Тепловий термопарний манометр

За конструкцією в’язкісні вакуумметри можна розділити на демпферні і дискові. У демпферних вакуумметрах вимірюваний тиск визначають за декрементом затухання коливань пластинки, пружно підвішеної у балоні, який сполучений з вимірюваним середовищем. В дискових вакуумметрах диск, що обертається з великою швидкістю, передає через газ обертовий момент іншому диску, який підвішений на тонкій нитці. За кутом повороту цього диску визначається вимірюваний тиск.

У візкозиметричному вакуумметрі контрольований тиск визначається по декременту затухання кварцової нитки. У візкозиметричному манометрі використовується амплітуда коливань алюмінієвої стрічки, яка коливається періодичним молекулярним променем. Амплітуда цих коливань пропорційна вимірюваному тиску [46].

Візкозиметричними вакуумметрами можна виміряти тиск в діапазоні від 10^-5 до декількох атмосфер.

Основним недоліком манометрів з кварцовою ниткою є їхня чутливість до вібрації.

Зважаючи на це та ще ряд недоліків, що притаманні в’язкісним манометрам, дані ЗВТ широкого поширення не отримали.