CC BY
3
УДК 621.311:621.316.9
Багаутдинов И.З.
инженер научно-исследовательской лаборатории «Физико-
химических процессов в энергетике» Казанский государственный энергетический университет
аспирант ИАНТЭ
Казанский Национальный Исследовательский Технический
Университет Им. А. Н. Туполева — Каи
Галяутдинов А.А. студент ИКТЗИ
Казанский Национальный Исследовательский Технический
Университет Им. А. Н. Туполева — Каи
Россия, г. Казань
Bagautdinov IZ, Engineer of the Research Laboratory of "Physical and
Chemical Processes in Power Engineering" Kazan State Power Engineering University
Russia, Kazan
Graduate student of IANTE, Kazan National Research Technical
University Them. AN Tupolev - Kai Russia, Kazan
Galyautdinov AA student of STIHI, Kazan National Research Technical
University Them. AN Tupolev - Kai Russia, Kazan
ФОТОИОНИЗАЦИОННЫЕ МАНОМЕТРЫ ARCHITECTURE OF CONTROL SYSTEM OF COMMUNICATION
NETWORK
Аннотация: В этой статье рассматривается основные аспекты фотоионизационных манометров.
Ключевые слова: Давление, катод, коллектор.
Annotation: This article deals with the main aspects of ionization manometers.
Keywords: Pressure, cathode, collector.
Электронные фотоионизационные манометры предназначены для измерения давления в диапазоне 102 ~10 8Па1 _10 10 мм рт. ст.).
Конструкция электронного фотоионизационного манометра представлена на рисунке 1. В стеклянном баллоне 1 смонтирована трехэлектродная система, состоящая из коллектора ионов 2, анодной сетки З и прямонакального катода 4.
На анодную сетку подается положительный относительно катода потенциал, а на цилиндрический коллектор ионов — отрицательный[1].
Вольфрамовый катод манометра при нагреве испускаёт электроны, которые под действием ускоряющего электрического поля устремляются по
направлению к сетке, создавая в ее цепи электронный ток. Отметим, что ввиду большого шага сетки значительная часть их пролетает между ее нитками в пространство между сеткой и коллектором ионов, где в основном и происходит ионизация газа электронами. При своем движении в этом пространстве электроны находятся в тормозящем поле. В точке пространства с нулевым потенциалом электроны останавливаются и начинают движение в противоположном направлении— к положительно заряженной анодной сетке[2]. В результате вокруг анодной сетки непрерывно колеблются электроны, причем прежде чем попасть на сетку, электроны совершают в среднем до пяти колебаний. Эти колебания играют положительную роль, так как благодаря им электроны пролетают больший путь и, следовательно, повышается вероятность столкновения их с молекулами газа и ионизации последних, что приводит к увеличению ионного тока.
/
Рисунок 1 - Конструкция электронного фотоионизационного манометра. 1 - стеклянный баллон; 2 - коллектор ионов; 3 - сетка; 4 - катод.
Образующиеся положительные ионы под действием ускоряющего для них поля коллектора ионов устремляются к нему и, отдавая ему свой положительный заряд, создают в его цепи ионный ток (отсюда и название коллектора ионов) [3].
На рисунке 2. показаны изображение основных элементов манометрического преобразователя и упрощенная электрическая схема измерительного блока, в которую входят:
а) цепь катода 1, состоящая из источника питания и реостата 6 для регулировки температуры и, следовательно, эмиссии электронов катодом;
б) цепь сетки 2, состоящая из источника питания и прибора 5 для измерения электронного тока;
в) цепь коллектора З, состоящая из источника питания и прибора 4 для измерения ионного тока.
Как показал опыт, при достаточно низких давлениях [обычно ниже 0,1
3 т I
Па 1° мм рт. ст.)] отношение ионного тока 1И к электронному току э прямо пропорционально давлению газов р в манометричёской лампе:
1и
= зр
1э
Это соотношение и лежит в основе работы электронного фотоионизационного манометра.
Множителем пропорциональности
Iи 1
1э р
выражает чувствительность манометра: очевидно, чувствительность тем больше, чем больше отношение 1н/1э при данном давлении р.
Рисунок 2. - Упрощенная схема включения электронного фотоионизационного манометра. 1 — катод; 2 — сетка; З — коллектор ионов; 4 — прибор для измерения ионного тока; 5 - миллиамперметр; 6 — реостат.
Для получения однозначной зависимости ионного тока от давления электронный ток манометра поддерживают постоянным[4]. Тогда
1и = кР
где ^ = з1э характеризует величину ионного тока на единицу давления (величину к, называют токовой чувствительностью или постоянной фотоионизационного манометра).
При работе с различными газами чувствительность манометра будет отличаться от чувств по воздуху, но линейная зависимость сохраняется.
На основании (8) давление определяется соотношением
Р = 11 и k
Таким образом, для измерения давления достаточно при заданном электронном токе измерить ионный ток и разделить на постоянную манометра.
Использованные источники:
1. Мисбахов Р.Ш., Савельев О.Г., Галяутдинов А.А., Особенности расчета количественных показателей гололедно-ветровой нагрузки на провода линии электропередач. Интеллектуальные энергосистемы труды IV Международного молодёжного форума: в 3 томах. Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ), Энергетический институт (ЭНИН). 2016. С. 259-262.
2. Копылов А.М., Ившин И.В., Сафин А.Р., Гибадуллин Р.Р., Мисбахов Р.Ш. Определение предельных эффективных конструктивных параметров и технических характеристик обратимой электрической машины возвратно-поступательного действия. Энергетика татарстана . 2015. № 4(40). С 75-81.
3. Savelyev O.G., Murataev I.A., Sadykov M.F., Misbakhov R.S. Application of wireless data transfer facilities in overhead power lines diagnostics tasks. Journal of Engineering and Applied Sciences. 2016. Т. 11. № 6. С. 1151-1154.
4. Васев А. Н., Лизунов И. Н., Ермеев Р.И., Мисбахов Р. Ш. Использование технологии пассивных оптических сетей в системе сбора и передачи информации телемеханики в электроустановках среднего и высокого напряжения. Кулагинские чтения: техника и технологии производственных процессов XVI международная научно-практическая конференция: в 3 частях. Чита, 28-30 ноября 2016 г.
