Действие тепловых вакуумметров основано на зависимости теп­лопроводности газа от давления.

Основными элементами любого теплоэлектрического манометрического преобразователя являются нагреваемое тело и холодное тело большой теплоемкости и постоян­ной температуры, между которыми осуществляется передача тепла. Во всех преобразователях нагреваемым телом является нить накала, а телом с постоянной температурой и большой теплоемкостью — корпус прибора. На рис. 6-4 схематично изображен наиболее распространенный термопарный манометрический преобразователь ПМТ-2 В баллоне

расположена нить накала 2, к средней !очке которой приварена тер­мопара 3 С помощью измерительного блока вакуумметра через нить накала пропускается электрический ток постоянной величины

В результате прохождения тока в нити накала выделяется опре­деленное количество тепла.

При изменении давления в баллоне преобразователя, например при его увеличении, теплопроводность газа изменяется (увеличивает­ся). Нить чакала при этом остывает. Понижение температуры нити вызывает уменьшение количества тепла, отводимого в результате теплового излучения и теплопроводности нити. Таким образом, через некоторое время при той же подводимой мощности снова устанав­ливается баланс, но при меньшей температуре нити. Снижение дав­ления имеет обратное действие, т. е. баланс подводимого и отводи­мого тепла установится при большей температуре. Температура нити, измеряемая термопарой с помощью измерительного блока ва­куумметра, в данном случае будет служить мерой давления

Другой тип теплоэлектрического манометрического преобразова­теля — манометрический преобразователь сопротивления МТ-6 — по­казан на рис 6-5. Преобразователь представляет собой баллон 1, в центре которого натянута нить накала 2. Действие вакуумметра сопротивления основано на изменении сопротивления нити при изме­нении ее температуры. Различают три режима работы вакуумметра сопротивления: 1) режим постоянного напряжения; 2) режим по­стоянной температуры нити; 3) режим постоянного тока Отечест­венные вакуумметры работают в режиме поддержания постоянной температуры нити Включение манометрического преобразователя в измерительную мостовую схему измерительного блока показано на рис 6-6

При атмосферном давлении вакуумметр калибруется таким образом, чтобы стрелка прибора стояла на конце шкалы При пони­жении давления начнет расти температура нити и сопротивление нити увеличится Напряжение возникшего разбаланса моста по цепи обратной связи поступит на вход усилителя Выходное напряжение усилителя, оно же напряжение питания моста, уменьшится Соответ­ственно уменьшится ток питания преобразователя, и сопротивление (температура) нити вернется к величине, близкой к исходной. На­пряжение питания моста выводится на показывающий прибор ва­куумметра и является мерой давления

Вакуумметры сопротивления работают с большими токами в измерительных цепях, чем термопарные вакуумметры, имеют более широкий диапазон измеряемых давлений и в настоящее время пред­ставляются более перспективными Отечественной промышленностью выпускается серия тепловых вакуумметров, основные характеристики которых приведены в приложении 10.

Тепловые вакуумметры применяются для измерения давления любых газов и паров, химически не воздействующих на материал преобразователя.

Показания теплового вакуумметра в соответствии с типовой градуировочной кривой по сухому воздуху отличаются не более чем в 1,5 раза от действительного давления газа в системе при измере­нии давления большинства газов, в том числе и паров воды.

На точности показаний вакуумметра сказываются отклонения напряжения питающей сети, температура корпуса преобразователя, причем погрешность тем больше, чем выше измеряемое давление. Дополнительная погрешность, вызванная колебаниями температуры окружающей среды, в отдельных случаях может значительно превы­шать основную погрешность вакуумметров.

У манометрических преобразователей сопротивления в процессе работы наблюдаются постоянный рост сопротивления нити и соот­ветственно дрейф нуля прибора. Особенно сильный дрейф наблю­дается после резкого повышения температуры и давления с 10^-4— 1 Па. Причины, вызывающие необратимое старение нити, это уменьшение диаметра нити в результате окисления и испарения и изменение структуры поверхности нити.

Увеличение сопротивления нити ведет к увеличению погрешности измерений, в особенности в области низких давлений. Поэтому пе­риодический контроль сопротивления нити будет весьма полезен. Не следует производить измерения сопротивления нити преобразователя с помощью приборов, аналогичных Ц 435 (тестер), так как большие токи, пропускаемые при этом через нить, могут вызвать перегорание нити, если прибор откачан. Измерения необходимо производить мо­стовой схемой и приборами с большим внутренним сопротивлением.

В процессе эксплуатации довольно часто наблюдается «замасли­вание» преобразователя, например, при отсутствии в вакуумной си­стеме защитных ловушек, которое приводит к изменению показаний вакуумметра. Для восстановления характеристик преобразователей их последовательно промывают бензином и ацетоном или спиртом. Преобразователь необходимо промыть сразу после того, как обна­ружено его «замасливание». Включение «замасленного» преобразо­вателя при низком давлении, порядка 10^-1 Па (10^-3 мм рт. ст.), может привести к необратимым изменениям характеристик преобра­зователей.