Манометр опору

Манометр опору складається з двох частин: вимірювальної та частини, яка взаємодіє з газом і приєднується до вимірювальної. Останню ще називають датчиком або манометричним перетворювачем.

Манометричний перетворювач має просту будову - це циліндрична скляна трубка, яка відкритим кінцем приєднується до вакуумної системи там, де потрібно вимірювати тиск, а закритим кінцем, через спеціальний цоколь, приєднується до вимірювальної частини. У цоколь вмонтовані два електроди, до яких приварена платинова нитка, що служить електричним опором (див. рис. 2).

Рис. 2. Рис. 3.

Електрична потужність, що використовується для нагрівання платинової нитки, витрачається не тільки на нагрівання самої нитки (I R), а й на нагрівання електродів (P ), до яких приєднана нитка, на випромінювання у відповідності з законом Стефана - Больцмана (P ) і на нагрівання стінок трубки газам внаслідок теплопровідності газу (P ). Таким чином рівняння балансу потужності буде мати такий вигляд:

I R = P + P + P , (3)

де I - величина струму, яким нагрівається нитка до температури, наприклад, T ; R- величина електричного опору нитки з цією температурою (слід пам’ятати, що електричний опір металів змінюється в залежності від температури як

R = R (1 + a t°), де R - опір при 0° C, a - температурний коефіцієнт опору і t° - температура за Цельсієм); P = k (T - T ) p; P = k (T - T );

P = k (T - T ): k , k , k - відповідні множники пропорційності, а T - температура стінок трубки і T - температура кінців електродів, до яких приєднується нитка.

Величини P і P не залежать від тиску газу, коли тиск є більшим ніж тор, і, якщо їх зробити значно меншими за P , то ними можна буде знехтувати.

Для того, щоб P була відносно малою достатньо вибрати тонку нитку з відносно малим коефіцієнтом теплопровідності (платина), а від величини P залежить чутливість манометра при різних тисках. Для підвищення чутливості манометра до зміни температури нитки завдяки дії теплопровідності газу, не-обхідно щоб потужність P була якомога більшою за P . Щоб манометр опору мав високу чутливість при вимірюваннях низьких тисків, необхідно нагрівати нитку до відносно низької температури. У цьому випадку теплопровідність газу стає дуже малою і при низькій температурі нагріву випромінювана потужність теж зменшиться.

Навпаки, при більших тисках вимірювання краще виконувати при вищий температурі нагріву нитки, тобто при більшій величині струму I .

Таким чином, величина вимірюваного тиску і чутливість перетворювача залежать від величини струму I і температури нагріву нитки T .

Вимірювання тиску за допомогою манометра опору виконують таким чином:

1) при якомога низькому тиску в лампі ( тор) встановлюють робочий струм I , якому відповідає температура нагріву нитки T ;

2) напускаємий у лампу газ буде охолоджувати нитку і її електричний опір зменшиться, що призведе до зростання струму I , який і вимірюють.

Тиск визначають за допомогою градуювальної кривої, що має вигляд, як на рис. 3.