Методы изучения масс микрочастиц
Переносной манометр содержит переключатели единиц измерений и диапазонов измерений, ручной насос, регулятор объема, корректор нуля и штуцер для подключения измеряемого давления. Питание прибора осуществляется от батареек напряжением 12В или от внешнего источника питания.
Однако основное назначение деформационных манометров состоит в удовлетворении потребностей различных отраслей промышленности в измерении давления, так как в каждой отрасли существуют свои требования к условиям эксплуатации, формам представления информации, точности и надежности, необходимым габаритным размерам и массе, стоимости приборов и пр. Все это требует совершенствования различных параметров и свойств деформационных манометров, специфика которых определяется их назначением и принципом действия.
Деформационные манометры, основанные на электрических методах преобразования (индуктивные, емкостные и др.), обеспечивая достаточно высокую точность, нуждаются в совершенствовании методов защиты их электрических цепей от воздействия внешних электрических и магнитных полей, особенно при необходимости размещения на расстоянии УЧЭ и электроники.
Дальнейшее развитие получают металлические и полупроводниковые тензорезистивные деформационные манометры.
Технология изготовления кремниевых полупроводниковых тензодатчиков в настоящее время отработана достаточно хорошо и ее совершенствование будет продолжаться по мере развития микроэлектроники, Однако при температуре выше 200°С полупроводниковый кремний теряет свою тензочувствительность, превращаясь в обычный проводник, что не допускает их применение в условиях высоких температур (внутри работающих автомобильных и реактивных двигателей, в буровых установках глубокого бурения и пр.). Весьма перспективна для этих целей замена кремния на карбид кремния (карборунд). В настоящее время уже созданы транзисторы из карбида кремния на подложке из его окислов, нанесенной на металлическую мембрану. Полупроводниковые свойства такого тензорезистора при температуре 650°С аналогичны свойствам обычного кремниевого тензорезистора при температуре 20°С.
В настоящее время проводятся также разработки полупроводниковых тензорезисторов, предназначенных для работы в условиях низких температур (сверхпроводящие магнитные системы термоядерных установок, криогенные накопители энергии, реактивные двигатели на сжиженном водороде и пр.) в диапазоне от 2 до 100К (от -271 до -173° С). В этих условиях чистые полупроводники превращаются в диэлектрики. Введение в кремний примесей позволяет сохранить тензочувствительность, хотя она существенно снижается. В нашей стране разработан датчик такого типа.
Глава 2. МЕТОДЫ КОСВЕННЫХ ИЗМЕРЕНИЙ ДАВЛЕНИЯ
В отличие от методов прямых измерений давления, на которых основаны рассмотренные ранее жидкостные, поршневые и деформационные манометры, методы косвенных базируются на измерении физических величин (температуре, объеме), значения которых связаны с давлением известными физическими закономерностями, или на изменении физических свойств измеряемой среды под действием давления (теплопроводности, вязкости, электропроводности и пр.).
Косвенные методы, как правило, находят применение в тех случаях, когда прямые методы измерения давления трудно осуществимы, например, при измерении весьма малых давлений (вакуумные измерения) или при измерениях сверхвысоких давлений.
2.1. Косвенные методы, основанные на уравнении состояния идеального газа
Связь между важнейшими термодинамическими параметрами газа определяется соотношением
pV = const, (8)
 |
где р — абсолютное давление газа; Т — абсолютная температура газа; V — объем, занимаемый газом.
Соотношение (8) называется объединенным газовым законом и формулируется следующим образом: при постоянной массе газа произведение объема на давление, деленное на абсолютную температуру газа, есть величина, одинаковая для всех состояний этой массы газа.
Уравнение состояния для произвольной массы идеального газа (уравнение Клайперона-Менделеева) имеет вид
pV= m • RT, (9)
μ
где т — масса газа; μ — масса одного киломоля газа; R — универсальная газовая постоянная.
Для упрощения процесса измерения давления один из параметров состояния (Т или V) сохраняется постоянным. Тогда давление однозначно определяется по результатам измерения V или Т. Например, при измерении изменений атмосферного давления в баронивелировании нашли применение газовые барометры, принцип действия которых основан на использовании уравнения состояния газа (8) при постоянной температуре, т. е. при постоянной массе газа и неизменной температуре давление обратно пропорционально занимаемому газом объему.
Принципиальная схема газового барометра конструкции Штриплинга изображена на рис. 8. Прибор состоит из двух камер, одна из которых 2 может быть сообщена с атмосферным давлением, а другая 3 замкнута. Обе камеры связаны между собой капилляром, в середине которого находится капля масла 1, выполняющая роль указателя нуля. При равенстве давлений в камерах капля устанавливается на нулевой отметке.
Рис. 8. Принципиальная схема газового барометра
Равенство давлений достигается изменением объема камеры 3 посредством перемещения сильфона 4 с помощью винта и червячной передачи с отсчетом числа оборотов червяка по цифровому счетчику. При погрешности термостатирования 0,001°С изменения давления фиксируются с погрешностью менее 0,5 Па.
В дифференциальном газовом барометре системы Д.И. Менделеева (рис. 9) изменение атмосферного давления определяется комбинированным методом. Барометр состоит из замкнутого сосуда 1, соединенного с давлением окружающего воздуха при помощи V-образного жидкостного манометра 2.
Перейти на страницу: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13