ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Компрессионные манометры из "Вакуумметры" На рис. 2. 4 схематично показана конструкция компрессионного манометра. [c.25] Баллон А перед началом измерения соединяется с вакуумной системой через трубку Т . Из баллона В при помощи одного из устройств, описанных ниже, ртуть поднимается вверх по трубке Т2, отключает баллон А от вакуумной системы и сжимает заключенный в баллоне газ до давления, которое можно непосредственно измерить по разности уровней ртути в закрытом и сравнительном капиллярах К1 и К2- Измерение давления после компрессии производится точно так же, как в случае обычного ртутного манометра с закрытым коленом. [c.25] При измерении давления по методу квадратичной шкалы коэффициент компрессии не остается постоянным, так как изменяется величина конечного объема Уо- С увеличением измеряемого давления коэффициент компрессии уменьшается, что способствует расширению пределов измерения давления. [c.26] Здесь /II — расстояние от запаянного конца закрытого капилляра до выбранного фиксированного уровня ртути в этом капилляре в мм. [c.27] Величина в этом случае также является постоянной, а давление пропорционально разности уровней ртути в двух капиллярах манометра. Коэффициент компрессии остается для каждого выбранного уровня ртути в закрытом капилляре постоянным. Этот способ измерения давления называется методом линейной шкалы. [c.27] Оба метода измерения давления компрессионным манометром широко применяются, однако метод квадратичной шкалы обеспечивает более широкий диапазон измеряемых давлений. Для расширения пределов измерения манометра при работе методом линейной шкалы назначают несколько фиксированных уровней и для каждого из них подсчитывается своя постоянная С . Объем стеклянного баллона А манометра (рис. 2. 4) из-за опасности разрушения его под действием веса ртути обычно выбирают не более 500 сл объем газа после сжатия редко б шает меньше 0,1 сл . В результате коэффициент компрессии оказывается не более 2-10. Если считать, что наименьшее давление в закрытом капилляре манометра, которое можно еще измерить, равно 1 ммрт. ст., то нижний предел измерения компрессионного манометра лежит в области давлений 5-10 мм рт. ст. [c.27] Можно назвать несколько причин, препятствующих дальнейшему увеличению коэффициента компрессии, а следовательно, и нижнего предела измерения манометра сложность определения объема закрытого капилляра в верхней части, вблизи места запайки конструктивная трудность применения больших объемов из-за опасности их разрушения динамический эффект откачки газов из манометра парами ртути в случае применения охлаждаемой ловушки между манометром и вакуумной системой. Все они дают значительную погрешность измерений в области высокого вакуума и затрудняют получение коэффициента компрессии более чем 10 . [c.27] В связи с применением компрессионного манометра в качестве образцового прибора для градуировки большинства других типов вакуумметров источники его погрешностей и методы их исключения заслуживают подробного рассмотрения. [c.27] Постоянные манометра С и могут быть вычислены с погрешностью не более 0,5% однако различия в показаниях компрессионных манометров, измеряющих одно и то же давление, могут составлять 1—3%, возрастая у нижнего предела измерения до 10% и более. [c.27] Значения величин а и 0 в формуле (2. 9) не постоянны и не могут быть указаны с достаточной для практики точностью. Поэтому теоретическое вычисление поправки на депрессию оказывается невозможным. Экспериментальное изучение депрессии ртути в капиллярах проводилось многими авторами [4, 5]. Значение произведения а os т] для ртути в условиях, когда давление остаточных газов не превышает 10 мм рт. ст., колеблется в пределах от 200 до 500 дин1см. Для шлифованных капилляров a- os т] = 300- 500 дин см, для нешлифованных а- os т] = 200 -250 дин см. Эти колебания коэффициента поверхностного натяжения и краевого угла объясняются химической и электрической неоднородностью стекла, проявляющейся в колебаниях электростатических сил, возникающих при движении ртути по поверхности стекла. Это явление может быть в некоторой степени ослаблено нанесением тонкой проводящей пленки на внутреннюю поверхность капилляров. [c.28] Среднее квадратичное отклонение депрессии в шлифованных капиллярах диаметром менее 1 мм составляет 0,2—0,5 мм, что в 3—4 раза меньше, чем для нешлифованных капилляров. При диаметре капилляра более 1 мм колебания депрессии в шлифованных и нешлифованных капиллярах одинаковы. Однако устойчивая разность депрессии в двух одинаковых капиллярах может значительно превышать величины указанных отклонений для одного капилляра и обычно составляет 0,3—0,9 мм. Эту разность необходимо учитывать в качестве поправки на депрессию при определении разности уровней h, что приводит к уменьшению систематических расхождений показаний манометра с 3 до 1 % [5]. На величину депрессии ртути сильное влияние оказывает также адсорбция различных газов и паров на внутренних стенках манометра и поверхности самой ртути. Колебания депрессии в капиллярах манометров не позволяют получать значения разности уровней Л в компрессионном манометре с погрешностями менее 0,5 мм. [c.28] Другая причина, вызывающая погрешность измерения манометра, работающего с большим коэффициентом компрессии, заключается в трудности определения объема запаянного конца капилляра (рис. 2. 5), а также объема газа, находящегося между мениском ртути и стенками капилляра. Для того чтобы избавиться от необходимости определения этих объемов, можно воспользоваться методом двух независимых измерений одного и того же давления по линейной шкале. [c.29] Из уравнений (2. 10), исключив величину давления Р, можно найти а, что даст точное положение уровня О—О (рис. 2. 5), которым в дальнейшем удобно пользоваться для работы по методу как квадратичной, так и линейной шкалы. [c.29] Погрешность измерения давления, по данным авторов, составляет 10% при давлении 1 -10 мм рт. ст. [c.30] Для измерения очень низких давлений применим также ртутный манометр Грошковского, в котором осуществлено многократное сжатие газа в процессе измерения давления [7]. [c.30] Следующей причиной, как указывалось выше, затрудняющей получение высоких коэффициентов компрессии, а следовательно, и большой чувствительности манометра, является сложность применения измерительных баллонов крупных размеров. Обычный объем баллона в компрессионных манометрах не превышает 500 сж . Однако Розенбергом [8] был изготовлен манометр с измерительным объемом 1300 см и диаметром шлифованных капилляров 0,63 мм. При самой тщательной работе на таком приборе удалось получить воспроизводимые результаты с погрешностями 0,5 0,6 2 и 6% при давлениях Ю , 10 , 10 и 10 мм рт. ст. соответственно. Для гладких капилляров и баллонов меньших объемов погрешность манометра увеличивается. [c.30] Отсюда видно, что понижение давления пропорционально радиусу соединительной трубки и не зависит от ее длины. Большая зависимость от температуры обусловливается главным образом резким возрастанием давления паров ртути P с повышением температуры. Коэффициент диффузии тоже зависит от температуры, однако в значительно большей степени он зависит от рода газа, находящегося в манометре. [c.32] Для улучшения условий откачки измерительного баллона соединительную трубку берут обычно диаметром более 10 мм, и, следовательно, давление в баллоне манометра и в вакуумной системе в этом случае будет отличаться от истинного более чем на 6,5%. [c.32] В работе [11] указывается на возможные погрешности компрессионного манометра, обусловленные потоком паров ртути, рассеянной в вакуумной системе. Этот поток может увлекать газ в манометр и вызывать появление ошибки обратного знака. По-видимому, наилучшим способом уменьшения погрешности компрессионного манометра, связанной с откачивающим действием ртутных паров, является охлаждение всей вакуумной системы с манометром до температуры, при которой указанными ошибками измерения компрессионного манометра можно пренебречь. [c.33] Вернуться к основной статье