Все устройства, которые используются для замеров силы разрежения, называются вакуумметрами. Сфера использования такого прибора очень широкая. В нее входит машино и судостроение, различные виды промышленной деятельности, лабораторные и научные исследования и другие отрасли. Все вакуумные системы должны быть обеспечены приборами контроля, а вакуумметр Пирани один из популярных типов.
Содержание:
- Принцип работы вакуумметра Пирани
- Режимы действия вакуумметра
- Плюсы и минусы импульсного вакуумметра Пирани
- Правила выбора
Принцип работы вакуумметра Пирани
Действие основано на конструктивной особенности. В системе есть нить, которая при нагреве газовой массы отбирает энергию от бьющихся молекул. Сама среда должна быть химически нейтральной. Чем больше разрежение, тем меньше количество молекул соприкасаются с нитью, а значит, температура постепенно растет. При идеальных условиях вакуума металлический элемент может потерять тепло только в случае теплового излучения. Это связано с сопротивлением металлов, которое увеличивается от нагрева, а все измерения дают возможность определить давление в камере.
Нить размещена в самом корпусе, который соединен с основным агрегатов. Перемена температурного значения корпуса или окружающей среды не сказывается на точности прибора. Основная деталь может быть изготовлена из различных материалов:
Принцип работы вакуумметра Пирани<
- Платина, которая обеспечивает максимальную точность и подходит для лабораторной деятельности;
- Никель, подходящий для работы с агрессивным газом;
- Вольфрам эксплуатируется в условиях нормальной газовой среды.
Соединение всех деталей выполняется зачастую через фланцевые разъемы и уплотнительные элементы. Привод датчика подключается к электроцепи, сразу после проведения калибровки из него передаются точные значения.
Режимы действия вакуумметра
Чтобы разобраться с технологией и режимами работы, считается, что есть 3 возможные метода, которые позволяют переносить нагрев нити в пространстве:
- Проводимость газа при высоком давлении;
- Газовая транспортировка в условиях низкого;
- Тепловая радиация.
Нить накала, размещенная в газовой структуре, постепенно теряет тепло. Это связано с движением молекул, их контактом с проволокой и тепловым отводом. При сокращении давлении, количество молекул снижается, поэтому температура набирается медленнее. Замер потерь позволяет определить косвенным методом давление в камере.
Режимы действия вакуумметра
Существует 3 схемы, которые можно использовать:
- Удерживание напряжения цепи постоянным, проводить замеры сопротивлений, исходя из давления;
- Сохранять константу, а также делать следить за изменением сопротивления;
- Обеспечивать стабильную температуру датчика и проводить мониторинг, оценку напряжения исходя из силы натиска.
Датчик Пирани может применяться для измерений от 0,5 торр до 1х10-4 торр. Оборудование зависит от газа, а точнее его тепловой емкости и проводимости. В результате этого следует выполнять калибровку до того, как получать точные значения.
Плюсы и минусы импульсного вакуумметра Пирани
Агрегат обладает особой формой, где нить не будет действовать при постоянной температуре, однако есть цикличный нагрев до определенных границ. После достижения пикового значения, направление отключается, нить остывает. Время на прогрев применяют как меру давления. Как и любой прибор, у конструкции есть преимущества и недостатки. Среди плюсов выделяют:
- Повышенное разрешение, которое находится в пределах более 75 мм рт. ст;
- Минимальное потребление тока, если сопоставить модель с непрерывными устройствами Пирани;
- Тепловое влияние существенно сокращено на реальных показателях благодаря порогу пиковой температуры, которая составляет 80 градусов и нагревом самой рампы при цикличной работе;
- Режимы функционирования импульсного вида эффективнее с применением инновационных микропроцессоров.
Плюсы и минусы импульсного вакуумметра Пирани
К недостаткам конструкции относят усложненный метод калибровки и длительный разогрев.
Правила выбора
Получить качественный и контролируемый процесс откачки газа можно только в тех случаях, если правильно подобрать прибор. Для этого важно понимать принцип действия и некоторые параметры:
- Методику работы;
- Типы газа, которые будут использоваться;
- Чувствительность нити;
- Основные процессы в системе.
Правила выбора
Для максимальной точности может использоваться одновременно несколько вакуумметров, что позволит следить за давлением в широком диапазоне. Кроме того при выборе следует учитывать технические моменты и производительность датчиков. Среди подобных факторов выделяют:
- Степень разрежения;
- Измерительные диапазоны;
- Системные и случайные ошибки;
- Время отклика;
- Общий срок службы.
В зависимости от рабочих диапазонов используют различные варианты вакуумметров, в том числе и Пирани. Выбор зависит от метода действия, давления и точности. При низком уровне вакуумной среды между атмосферным давлением и 10 торр рекомендуется ориентироваться на пьезорезистивные модели или приборы с трубкой Бурдона. Для среды от 10+1 до 10-3 торр могут эксплуатироваться датчики Пирани, а в качестве альтернативной замены подходят емкостные, термопарные или конвекционные устройства. Описанное устройство дает косвенный метод оценки силы давления за счет измерения переноса тепла через газ.