Принцип действия теплоэлектрических манометров основан на изменении теплопроводности газа в зависимости от давления в области весьма низких давлений. Мерой давления является изменение температуры нити накала, на которую подается постоянная электрическая мощность. Нить помещена в специальный баллон, соединенный с вакуумной системой. Тепло от нагретой нити передается к стенкам баллона теплопроводностью, причем скорость отвода тепла от нити при давлениях меньше 1 мм рт. ст. зависит от давления внутри баллона. При постоянной подводимой электрической мощности температура нити будет тем выше, чем меньше теплопроводность среды, т. е. чем меньше давление в баллоне. Изменение температуры регистрируется термопарой или термометром сопротивления. Полученные электрические величины можно непосредственно измерить. Их также можно использовать для автоматического управления, для дистанционного измерения и для непрерывной записи значений давления самопишущим прибором.

Увеличением тока накала нити и применением дополнительных устройств пределы измерения теплоэлектрическими манометрами могут быть расширены в область давлений, превышающих 1 мм рт. ст., и, по некоторым данным, доведены до 50—60 мм рт. ст. Нижний предел измеряемого давления 1*10^-8 мм рт. ст., при более низких давлениях теплопроводность газа очень мала и тепло передается излучением от нити к стенкам баллона. Так как теплопроводность зависит от молекулярной массы газа, то градуировку манометра производят отдельно по каждому газу.

При необходимости точных измерений температура баллона лампы должна быть постоянной; если это условие нельзя выполнить, то следует включить в электрическую цепь для компенсации влияния колебаний температуры баллона вторую балластную лампу, находящуюся в тех же условиях.

Манометр сопротивления (манометр Пирани). В этом манометре изменение теплопроводности газа вызывает изменение электрического сопротивления нити накала, которое меняется в зависимости от температуры. Изменение сопротивления регистрируется мостиком Уитстона. Материалом нити диаметром ~0,03 мм обычно служит вольфрам или платина. Нить должна, располагаться на одинаковом расстоянии от стенок баллона.

На рис. 482 приведена мостовая электрическая схема манометра сопротивления. Компенсатором служит манометрическая балластная лампа, откачанная до давления ниже 10^-3 мм рт. ст. и запаянная. В одну ветвь моста включена измерительная лампа, в другую — балластная. Обе лампы должны находиться в одинаковых условиях. Другие две ветви моста состоят из сопротивлений R1 и R2, мало зависящих от температуры. Система уравновешивается при наиболее высоком вакууме, при этом стрелка гальванометра G устанавливается на нуль. При изменении давления изменяется сопротивление нити измерительной лампы, равновесие нарушается и стрелка гальванометра отклоняется в зависимости от давления в лампе.

Отечественной промышленностью выпускается блокировочный вакуумметр сопротивления ВСБ-1 с датчиком давления МТ-6, а также комбинированный вакуумметр ВИМС-1-3 с этим же датчиком. Диапазон измерений манометрическим теплоэлектрическим преобразователем МТ-6 составляет 10^-2 — 30 мм рт. ст.

Схема датчика МТ-6 дана на рис. 483. Прибор можно использовать для автоматической сигнализации о достижении заданного уровня давления в системе. Габаритные размеры измерительной установки ВСБ-Г. 390 X 260 X 240 мм. Масса 14 кг. К вакуумной установке преобразователь МТ-6 присоединен с помощью грибкового уплотнения Ду-20. Манометрический преобразователь МТ-6 представляет собой баллон из коррозионностойкой стали, внутри которого натянута вольфрамовая нить накала длиной 80 мм и диаметром 10 мкм. При работе прибора температура нити поддерживается постоянной, равной 220° С. При этом сопротивление нити составляет 116,5 Ом.

Недостатком датчиков МТ-6 с вольфрамовыми нитями является их нестойкость в присутствии агрессивных газов и паров воды. В связи с этим к вакуумметрам ВСБ-1 разработаны датчики MT-14, которые могут работать в присутствии влаги и агрессивных газов. Для автоматизированных вакуумных систем созданы релейные блоки PBT-I, которые работают с датчиками МТ-6 или MT-14. Они могут сигнализировать по двум независимым каналам о достижении давления в пределах от 10^-2 до 10 мм рт. ст. Можно также подключить внешний вольтметр для измерения давления.

Вакуумметр сопротивления дистанционный ВСД-1 предназначен для определения давления воздуха и других газов в диапазоне от 30 до ~10~3 мм рт. ст. Он работает с преобразователем MT-15. Регистрирующий блок вакуумметра имеет искробезопасный выход, что обеспечивает нормальную работу преобразователя MT-15 в установках и помещениях со взрывоопасными смесями.

Кроме комбинированного вакуумметра ВИМС-1-3 разработаны комбинированные блокировочные вакуумметры ВАБ-2М и ВТМБ-1 для измерения давлений от 30 до 1 - 1O^-6 мм рт. ст. и управления автоматизированными вакуумными системами. Они работают с манометрическими преобразователями МТ-6. Вакуумметр ВАБ-2М двухканальный. Вакуумметр ВТМБ-1 многоточечный, многоканальный с автоматическим переключением датчиков (с МТ-6 на ММ-22 для высокого вакуума) позволяет производить запись давлений во всем диапазоне измерений.

С преобразователем МТ-6 работает также вакуумное реле РВ-3, подающее сигнал при достижении заданного давления в пределах от 30 до 1 *10^-8 мм рт. ст. Фирма Эдварде (Англия) выпускает манометры сопротивления различных типов. Манометры Пирани — модели 8-1 и 8-2—имеют диапазон измерений от 10 до 10^-3 мм рт. ст. (8-1) и от 1 до 10~4 мм рт. ст. (8-2); модель В5 — от 0,5 до 10_8мм рт. ст., модель 9—от 500 до 10^-8 мм рт. ст. (четыре диапазона).

Переключение с одного диапазона на другой автоматическое. Выпускают также комбинированные манометры: манометр Пирани с манометром Пеннинга (модель 4, диапазон измерений от 3 до 10^-6 мм рт. ст.), ионизационный манометр с манометром Пирани (модель 1, диапазон измерений от 0,5 до 5*10^-8 (рис. 484).

Рис. 485. Принципиальная схема и градуировочная кривая термисторного вакуумметра: Rт — чувствительный полупроводниковый элемент; Rтк — температурный компенсатор; r1 r2, r3 — термисторы, выполненные из манганиновой проволоки

Применяют также и термисторный манометр. В таком манометре термисторное сопротивление включается в мостовую схему, питаемую напряжением, стабилизированным с помощью газоразрядной лампы. Высокий температурный коэффициент сопротивления термисторов является важной предпосылкой использования их в качестве датчиков, чувствительных к изменению условий теплообмена.

Градуировочная кривая термисторного манометра сопротивления приведена на рис. 485. Здесь в качестве измерителя и компенсатора использованы бусинковые термисторы диаметром 0,5 мм с проволочным токовводом. Фирма Лейбольд (ФРГ) выпускает вакуумметры Термотрон I (диапазон измерений от 0,5 до 1 10^-3 мм рт. ст.),