Мембранний манометр вимірювання малого тиску

Мембранний манометр вимірювання малого тиску, який складається з герметичного корпусу, внутрішній об'єм якого розділений пружною мембраною на два об'єми, і надлишковий тиск в одному з об'ємів визначається по вигину мембрани, який відрізняється тим, що мембрана виготовлена із матеріалу з малою жорсткістю на згин, одна із стінок корпусу виконана оптично прозорою, а вигин мембрани визначається за допомогою безконтактного методу електронної спеклінтерферометрії. (19) (21) u200901241 (22) 16.02.2009 (24) 25.05.2009 (46) 25.05.2009, Бюл.№ 10, 2009 р. (72) СОХАЧ ЮРІЙ ВАСИЛЬОВИЧ, UA, КУДРЄВАТИХ ОЛЕКСАНДР ТИХОНОВИЧ, UA, РОЖКОВСЬКИЙ ВОЛОДИМИР ФАУСТОВИЧ, UA, ТИХИЙ ВІКТОР ГРИГОРОВИЧ, UA, АЛІНЬКОВ ОЛЕКСАНДР ЛЕОНІДОВИЧ, UA (73) СОХАЧ ЮРІЙ ВАСИЛЬОВИЧ, UA, КУДРЄВАТИХ ОЛЕКСАНДР ТИХОНОВИЧ, UA, РОЖКОВСЬКИЙ ВОЛОДИМИР ФАУСТОВИЧ, UA, ТИХИЙ ВІК 3 чається по вигину мембрани, мембрана виготовлена із матеріалу з малою жорсткістю на згин, одна із стінок корпусу виконана оптично прозорою, а вигин мембрани визначається за допомогою безконтактного методу електронної спеклінтерферометрії. Функціонування манометра відбувається наступним чином. Корпус 1 манометра разом з електронним спеклінтерферометром 7 жорстко закріплюється на віброізольованій основі 8 (Фіг.1). Променями лазера, що входить до електронного спеклінтерферометра, через прозору стінку 3 корпуса освітлюють поверхню мембрани 2. За допомогою відеокамери електронного спеклінтерферометра 7 в пам'яті ЕОМ, яка також входить до складу інтерферометра, фіксується початковий розподіл спеклів на поверхні мембрани 2. Далі через штуцер 4 у лівий об'єм манометра подається тиск газу, який необхідно виміряти, а штуцер 5 правого об'єму тримається відкритим. При цьому мембрана 2 деформується і відбувається зміна картини спеклів на її поверхні. Нова картина спеклів також фіксується в пам'яті ЕОМ. Після цього спеціальна обчислювальна програма проводить автоматизовану обробку отриманої інформації та визначає величину максимального прогину мембрани /3/ і, відповідно, тиск, що викликав даний прогин /4/. Під величиною порогу чутливості G манометра розуміють мінімальний тиск, який призводить до появи першої інтерференційної смуги на спеклінтерферограмі мембрани. Згідно /4/ для круглої мембрани величина максимального прогину w пов'язана з діючим на неї рівномірно розподіленим тиском Р наступним співвідношенням: PR 4 , 64D де в свою чергу циліндрична жорсткість D визначається за формулою: w= Eh 3 , 12 1 − σ 2 а Е, σ - модулі пружності першого та другого роду відповідно. З використанням цих формул побудовані відповідні графіки (Фіг.2, 3), які характеризують можливості розробленого манометра. D= ( ) 41632 4 Для підтвердження працездатності та ефективності роботи був виготовлений та випробуваний манометр, зовнішній вигляд якого зображений на Фіг.4, з гумовою мембраною і наступними параметрами: Н=0.05мм, R=35мм, σ=0.49, Е=2.1МПа. В якості випромінювача використовувався лазер з довжиною хвилі випромінювання λ=0.632мкм. При цьому експериментально був досягнутий поріг чутливості G=1.3×10-9Па, що на сім порядків менше, ніж у прототипа. Слід зазначити, що при подачі тиску через штуцери 4 і 5 одночасно, можливо використати запропонований манометр в якості чутливого елементу диференційного манометра. ПЕРЕЛІК ФІГУР КРЕСЛЕННЯ. На Фіг.1 наведена схема розміщення основних елементів манометра, де 1-герметичний корпус, 2пружна мембрана, 3 - оптично прозора стінка, 4,5 штуцери для подачі тиску в ліву і праву ємності манометра відповідно, 6 - елементи кріплення мембрани, 7 - електронний спеклінтерферометр, 8 - віброізольована основа. На Фіг.2 наведено розрахунковий графік залежності порога чутливості G манометра від товщини мембрани Н при її радіусі R=35мм для гумової мембрани з σ=0.49, E=2.1МПа. На Фіг.3 наведено розрахунковий графік залежності порога чутливості G манометра від її радіусу R при товщині Н=0.05мм для гумової мембрани з σ=0.49, Е=2.1МПа. На Фіг.4 зображене фото експериментального зразка розробленого манометра. ДЖЕРЕЛА ІНФОРМАЦІЇ. 1. Электрические измерения неэлектрических величин. Изд. 5-е, перераб. и доп. Л., «Энергия», 1975. - 576с. 2. Измерения в промышленности. Справ, изд. в 3-х кн., кн.2. Способы измерения и апаратура: Пер. с нем. /Под ред. Профоса П. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Металлургия, 1990. - 384с. 3. Джоунс Р., Уайкс К. Голографическая и спеклинтерферометрия. Пер. с англ. - М.: Мир, 1986. 328с. 4. Тимошенко С.П. Курс теории упругости. - К.: Наукова думка, 1972. - 504с. 5 Комп’ютерна верстка А. Рябко 41632 6 Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальноївласності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601