В течение последних лет во ВНИИМ им. Д.И. Менделеева ведется научно-исследовательская работа по совершенствованию эталонной аппаратуры для воспроизведения единицы давления в области низких абсолютных давлений. С этой целью разрабатывается интерференционный U-образный манометр, в котором в качестве рабочей жидкости используется вакуумное масло (ИЖМ). В процессе работы выяснилось, что основной проблемой на пути достижения приемлемой точности измерений является подавление колебаний свободной поверхности масла в манометре, вызванных вибрациями в помещении лаборатории. Условия нашей работы таковы, что при предпринятых минимальных противовибрационных мерах - размещении манометра и интерферометра на массивном бетонном основании, установленном на полу с прокладкой из толстой пористой резины, интерференционные шумы составляли 3-4 полосы в частотной области вблизи 5 Гц ( одна интерференционная полоса соответствует изменению давления на 3 10^-3 Па). Ориентиром в наших исследованиях по созданию ИЖМ являются результаты трех работ [1-3]. В [1] описан ртутный манометр для области 0 -10⁵ Па. Применением фундамента массой 5 тонн и поплавкового устройства специальной конструкции достигнута величина шума около 1 интерференционной полосы. В [2] реализована идея демпфирования колебаний жидкости (масла) уменьшением толщины ее слоя до 0.5 мм, что определило рабочий диапазон манометра - до 6 Па. В [3] описан масляный интерференционный манометр до 1000 Па. Применение воздушной подвески установки привело к уменьшению шума до величины порядка 0.01 полосы.

В нашем первом варианте установки, описанном в [4], для уменьшения шумов интерференционного сигнала применялось виброзащитное подвесное устройство. При этом величина остаточных низкочастотных шумов интерференционной картины составляла приблизительно одну интерференционную полосу, что по-видимому является пределом возможностей созданной установки и заметно уступает результатам [3]. Кроме того, конструкция виброзащитного устройства предполагала гибкое соединение манометра с вакуумным постом с помощью резиновогo шланга, что не позволяло получить давление ниже 10^-3 мм рт.ст.

В основу второго вaрианта конструкции экспериментальной установки легла идея демпфирования колебаний масла уменьшением толщины его слоя до 0,5 мм. Для этого варианта были разработаны новые конструкции интерферометра и манометра. Это позволило снизить уровень шумов интерференционной картины до 0,01-0,03 интерференционной полосы, что уже сопоставимо с результатами работы [3]. Как и в работе [2] диапазон измеряемых давлений оказывается весьма узким - до 5 Па. Однако, на наш взгляд, существует возможность сохранить достигнутый низкий уровень шумoв при значительном расширении диапазона применением поплавкового устройства. Насколько нам известно, до настоящего времени в масляных интерференционных манометрах поплавковые устройства не применялись. Возможно, это связано с трудностями обеспечения плавучести твердого тела в жидкости с низкой плотностью.

В настоящее время нами разработан и испытывается третий варианта макета масляного манометра с поплавками специальной конструкции, который позволит расширить диапазон измеряемых давлений до 1 кПа с сохранением достигнутой точности отсчета.

ЛИТЕРАТУРА

1. Harrison E.R., Hatt D.J., Prowse D.B., Wilbur-Ham J. A New Interferometric Manometer // Metrologia. 1976. 12. 115-122

2. Poulter K.F., Nash P.J. An interferometric oil micromanometer // J.Phys.E: Sci. Instrum. 1979. vol.12. 931-936.

3. Ueki M., Ooiwa A. A Heterodyne Laser Interferometric Oil Manometer // Metrologia. 1994. 30. 579-583.

4. Горобей В.Н., Леонтьев В.Н., Садковская И.В., Эйхвальд А.И. Эталонная аппаратура для воспроизведения единицы давления в области низких абсолютных давлений // Вакуумная техника и технология. 2002. т.12. №1. С.23 - 27.