Разработка и исследование лазерного интерференционного жидкостного манометра высшей точности с целью повышения уровня обеспечения единства измерений низкого абсолютного давления

• Автор: Садковская, Ирина Владимировна
• Шифр специальности: 05.11.01, 05.11.15
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 140 с. : ил.

Содержание
Введение
Глава 1. Обзор существующих методов и средств измерений низкого абсолютного давления высшей точности и выбор направления работы

1.1 Методы и средства измерений абсолютного давления высшей

точности. Классификация и принципы действия

1.2 Мембранноемкостный метод измерений давления

1.3 Абсолютные методы измерения давления

1.4 Жидкостные манометры

1.4.1 иобразные двухтрубные манометры

1.4.2 Компрессионные манометры

1.5 Термодинамический метод воспроизведения абсолютного

давления
1.5.1 Термодинамический метод воспроизведения абсолютного давления на основе фиксированных точек фазовых переходов чистых веществ
1.5.2 Термодинамический метод воспроизведения абсолютного давления на основе непрерывных участков РТ кривой фазового перехода 1го рода чистых веществ
1.6 Воспроизведение шкалы давлений в области высокого и
сверхвысокого вакуума
1.7 Выбор направления работы
1.8 Заключение к главе 1
Глава 2. Теоретические основы построения лазерного интерференционного жидкостного иобразного манометра
2.1 Лазерные интерферометры перемещений
2.2 Методы обработки интерференционного сигнала
2.3 Лазерные интерферометры в жидкостных манометрах
2.4 Выбор рабочей жидкости иобразного манометра
2.5 Теоретический анализ и оценка источников погрешности
ИЖМ и поправок к уравнению измерений
2.6 Заключение к главе 2
Глава 3. Разработка конструкции лазерного интерференционного
жидкостного иобразного манометра
3.1 Измерительная ячейка макета ИЖМ
3.1.1 Оптическая схема лазерного интерферометра
3.1.2 Способ формирования квадратурного сигнала
3.2 Устройство сопряжения ИЖМ с ПЭВМ
3.3 Разработка виброзащитного устройства 1го варианта
макета ИЖМ
3.4 Результаты сличений 1го варианта ИЖМ с
мембранноемкостным вакуумметром
3.5 Разработка 2го варианта макета ИЖМ
3.5.1 Измерительная ячейка 2го варианта макета ИЖМ
3.5.2 Способ формирования квадратурного сигнала
3.6 Результаты сличений 2го варианта ИЖМ с
мембранноемкостным вакуумметром
3.7 Поплавковые устройства в лазерных интерференционных
жидкостных манометрах
3.8 Измерительная ячейка 3го варианта макета ИЖМ
3.9 Результаты сличений 3го варианта ИЖМ
с мембранноемкостным вакуумметром
3. Заключение к главе 3 Глава 4. Исследование влияния молекулярных свойств масла на
погрешность измерений давления ИЖМ
4.1 Измерение коэффициента поверхностного натяжения масла
4.2 Теоретическое исследование формы мениска
4.3 Экспериментальное определение кривизны свободной поверхности масла в манометре
4.4 Эксперименты, предлагаемые с целью исследований зависимости плотности масла от количества растворенного в нем воздуха и его сжимаемости
4.5 Заключение к главе
Глава 5. Результаты метрологических исследований макета ИЖМ
5.1. Уравнение измерений ИЖМ
5.2. Расчет погрешности измерений давления макетом ИЖМ
5.3. Сравнение метрологических характеристик ИЖМ с зарубежными аналогами и ГЭТ
5.4. Заключение к главе
Заключение
Список литературы


ИЖМ с последующим анализом и оценкой результатов исследований. Создан действующий макет лазерного интерференционного жидкостного манометра высшей точности, который является первой в истории отечественной метрологии разработкой, направленной на построение современного эталона единицы давления для области низкого абсолютного давления, имеющей положительные результаты. Впервые предложен и осуществлен метод определения составляющей погрешности измерений давления ИЖМ, обусловленной капиллярными явлениями, основанный на прямых измерениях кривизны поверхности рабочей жидкости с помощью оптического интерферометра. С помощью разработанных алгоритмов и программ численного решения математической задачи о форме поверхности жидкости получена зависимость радиуса кривизны мениска от радиуса манометрической трубки ИЖМ, а также получено значение коэффициента поверхностного натяжения масла ВМ1 по методу висящей капли. Создан и исследован макет Иобразного лазерного ИЖМ, позволивший доказать возможность разработки СИ давления высшей точности в диапазоне 5 Па. Создана и исследована специальная конструкция поплавковдемпферов для масляного манометра, снижающих уровень интерференционных шумов, связанных с вибрациями от до 0,0, интерференционной полосы, и уменьшающих влияние капиллярных явлений на погрешность ИЖМ. Предложен и реализован новый вариант оптической схемы лазерного интерферометра, наиболее просто решающий задачу формирования квадратурных интерференционных сигналов и задачу уменьшения влияния излучения, возвращенного интерферометром, на работу лазера. Предложен и осуществлен метод определения составляющей погрешности измерений давления ИЖМ, обусловленной капиллярными явлениями, основанный на прямых измерениях кривизны поверхности рабочей жидкости с помощью оптического интерферометра. С помощью разработанной программы рассчитана зависимость кривизны мениска от радиуса трубок лазерного интерференционного манометра. Разработан алгоритм и программа расчета для метода экспресс анализа коэффициента поверхностного натяжения жидкости по геометрическим размерам висящей капли. Результаты, полученные в работе, могут быть использованы при создании ГЭ и РЭ единицы давления нового поколения и компараторов давления с целью повышения уровня обеспечения единства измерений низкого абсолютного давления, а также при создании потокометрических вакуумных установок. Разработка макета ИЖМ была включена на конкурсной основе в Программу важнейших прикладных научноисследовательских, опытноконструкторских, технологических работ ГНЦ РФ Всероссийский научноисследовательский институт метрологии имени Д. И. Менделеева на гг. ГР . ГР 4 раздела Исследования и разработки, выполняемые государственными научными центрами Российской Федерации ФЦНТП Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития науки и техники на гг. Четвертый международный семинар совещание Разработка, производство, применение и метрологическое обеспечение средств измерения давления и вакуума апреля г. Санкт Петербург г Вторая всероссийская научнотехническая конференция Методы и средства измерений. Октябрь г. Третья всероссийская научнотехническая конференция Методы и средства измерений. Август г. Пятая всероссийская научнотехническая конференция Методы и средства измерений. Май г. Научнотехнический семинар в I Институт промышленной электроники. Научнотехнический семинар Вакуумная техника и технология . Июнь г. Научнотехнический семинар Вакуумная техника и технология . Июнь г. Международный вакуумный конгресс Ii V . Венеция, Италия. Результаты работы изложены в 9ти публикациях. Диссертация состоит из введения, 5ти глав, заключения, списка используемой литературы из х наименований из них отечественных, иностранных, 5 нормативнотехнических и 5ти приложений. Общий объем работы составляет 0 страниц, в том числе рисунков, 8 таблиц, 3 компьютерные программы. Диссертация выполнена на кафедре Общей физики1 физического факультета СПбГУ по результатам экспериментальных и теоретических исследований, проведенных в СПбГУ и в НИО 1 ВНИИМ в период с г.