Испытания вакуумных систем. Часть 3. Методы и приборы измерения давлений в вакуумных установках

Московский государственный технический университет
имени Н.Э. Баумана
Н.К. Никулин, Д.А. Калинкин
ИСПЫТАНИЯ ВАКУУМНЫХ СИСТЕМ
Часть 3
МЕТОДЫ И ПРИБОРЫ ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЙ
В ВАКУУМНЫХ УСТАНОВКАХ
Рекомендовано редсоветом МГТУ им. Н.Э. Баумана
в качестве учебного пособия
Москва
Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана

УДК 531.788(075.8)
ББК 31.77
Н65
Рецензенты: А.М. Зимин, Б.Т. Маринюк
Никулин Н.К., Калинкин Д.А.
H65
Испытания вакуумных систем. – Ч. 3: Методы и приборы измерения
давлений в вакуумных установках: Учеб. пособие. – М.: Изд*во МГТУ
им. Н.Э. Баумана, 2007. – 48 с: ил.
ISBN 978*5*7038*2981*3
Описаны основные методы и приборы измерения общих и парциаль*
ных давлений в вакуумных системах, методы градуировки вакуумметриче*
ской аппаратуры, приведен обзор отечественных приборов.
Для студентов старших курсов МГТУ им. Н.Э. Баумана.
Табл. 14. Ил. 15. Библиогр. 5 назв.
УДК 531.788(075.8)
ББК 31.77
Учебное издание
Николай Константинович Никулин
Дмитрий Анатольевич Калинкин
ИСПЫТАНИЯ ВАКУУМНЫХ СИСТЕМ
Часть 3
МЕТОДЫ И ПРИБОРЫ ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЙ
В ВАКУУМНЫХ УСТАНОВКАХ
Редактор А.В. Сахарова
Корректор Л.И. Малютина
Компьютерная верстка И.А. Марковой
Подписано в печать 01.02.2007. Формат 60 × 84/16. Бумага офсетная.
Печ. л. 3,0. Усл. печ. л. 2,79. Уч.*изд. л. 2,65. Изд. №75. Тираж 100 экз.
Заказ
Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана.
105005, Москва, 2*я Бауманская ул., 5.
ISBN  978*5*7038*2981*3                                                © МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2007

ВВЕДЕНИЕ
Давление в вакуумной системе существенно влияет на протекание
ряда физических и химических явлений и, следовательно, многих тех*
нологических процессов. Поэтому обеспечение контроля над давлени*
ем – одна из важнейших задач вакуумной техники.
За единицу давления принимают давление, вызываемое единицей
силы, равномерно распределенной по поверхности единичной площади,
расположенной перпендикулярно силе. В Международной системе еди*
ниц СИ единицей давления является паскаль (Па):
1 Па = 1 Н/м2 = 1 кг/(м · с2) .
Соотношения между единицами давления различных систем
показаны в приложении 1.
Полное давление измеряют специальными приборами – маномет*
рами.
Манометры, предназначенные для измерения давлений меньше
атмосферного, называются вакуумметрами. Основным элементом ва*
куумметров является манометрический преобразователь давления –
устройство, вакуумно*плотно присоединяемое к вакуумной камере,
воспринимающее непосредственно измеряемое давление и преобра*
зующее его в другую физическую величину. Кроме того, как правило,
приборы включают в себя измерительный блок – устройство, обеспе*
чивающее требуемый электрический режим работы манометрического
преобразователя, усиление и измерение его выходного сигнала.
Диапазон давлений, измеряемых вакуумметрами, составляет
105...10–11Па (760...10–13 мм рт. ст.). Универсального метода измере*
ний, охватывающего весь этот диапазон, не существует. В практике
вакуумных измерений используют разнообразные приборы, принци*
пы действия которых основаны на различных физических законо*
мерностях.

1. КЛАССИФИКАЦИЯ
Вакуумметры классифицируют по принципу действия, методу изме*
рения давления и классу точности. На рис. 1.1 приведены погрешности и
диапазоны давлений, измеряемых вакуумметрами различных классов.
По методу измерения различают вакуумметры, основанные на
прямых и косвенных измерениях давления.
К первой группе относятся вакуумметры, измеряющие непосред*
ственно давление как отношение силы к площади чувствительного
элемента. Это жидкостные, грузопоршневые и деформационные ваку*
умметры, отличающиеся независимостью показаний от рода газа. Наи*
меньшее давление, которое можно измерить вакуумметрами этой
группы, – давление порядка 10–4…10–5 Па.
Ко второй группе относятся вакуумметры, принцип действия кото*
рых – использование зависимости некоторых физических процессов от
давления. Такие вакуумметры измеряют физические величины, связан*
4
Рис. 1.1. Погрешности и диапазоны измерений лабораторных (штриховые
линии) и промышленных (сплошные линии) вакуумметров:
1, 3, 7 – ионизационных (1 – магнитных электроразрядных, 3 – электронных, 7 – ра*
диоизотопных); 2 – тепловых; 4 – вязкостных; 5 – деформационных; 6 – жидкостных

ные с давлением определенными функциональными зависимостями
(силу тока, напряжение, ЭДС, частоту и др. и обусловливаемые при
этом родом газа). Это ионизационные, вязкостные, радиометрические и
тепловые вакуумметры. Диапазон измерений и вид градуировочной ха*
рактеристики устанавливают по результатам градуировки для соответ*
ствующего газа с использованием образцовых средств измерений. Диа*
пазоны измерений и погрешности современных образцовых вакууммет*
ров различных классов показаны на рис. 1.2.
Метрические характеристики промышленных вакуумметров обыч*
но дают для воздуха или азота. Шкалы вакуумметров градуируют в еди*
ницах давления, относительных единицах или в единицах физической
величины, связанной с давлением определенной функциональной зави*
симостью. Для вакуумметров с нелинейной градуировочной характери*
стикой эту зависимость приводят в паспорте в виде графика, для ваку*
умметра с линейной характеристикой указывают постоянную чувстви*
тельность.
Диапазоны давлений, измеряемых отечественными вакуумметра*
ми с различными манометрическими преобразователями, представле*
ны в приложении 2.
5
Рис. 1.2. Погрешности и диапазоны измере*
ния образцовых вакуумметров:
1 – мембранных; 2 – жидкостных (компрессион*
ных); 3 – ионизационных электронных; 4 – тепло*
вых; 5 – вязкостных