Манометры, которые используются для измерения давлений разряженных газов, называются в технике вакуумметрами, а область их применения необычайно широка — от тяжелого машиностроения до молочных ферм в сельском хозяйстве. За многие годы совершенствования и модернизации было создано множество моделей этих точных приборов, отличающихся по конструкции и техническим параметрам.
Содержание:
- Описание изделия
- Пределы измерения
- Электронные вакуумметры
- Компактный вакуумметр
- Градуировка вакуумметров
Описание изделия
На практике существует несколько видов вакуумметров — разделение зависит от принципа работы:
- Классика жанра. Аналогичные приборы применяются для точного определения небольших параметров давления разряженных газов, например, их паров;
- Используются в комбинации с азотными ловушками;
- Фиксируют изменения емкости конденсатора, поэтому и получили название емкостных вакуумметров;
- Терморезисторные приборы работают на основании зависимости между изменяющимся давлением и напряжением;
- Термопарный вариант. Измерения проводятся за счет теплопроводности разряженных газов;
- Еще их называют вакуумным диодом, потому что принцип замеров основан на ионизации газового потока;
- Принцип действия аналогичен пятому варианту, только альфатроны являются более чувствительными и используют для замеров альфа-частицы.
На промышленных предприятиях, научных центрах по разработкам новейших материалов и в исследовательских лабораториях чаще всего используются четвертый и пятый варианты. Внешне приборы довольно похожи — измерительный элемент и специальный отросток, который используется для соединения с исследуемой системой.
Описание
Пределы измерения
Все вакуумметры применяются с одной-единственной целью — для замеров параметров создаваемого искусственного разряжения, но степень точности и пределы возможного измерения у всех различные. Поэтому при использовании учитывают их возможности, например:
- Механические приборы способны точно замерить давление в пределах до 1 мбар;
- Жидкостные — 1,33•10-3 мбар;
- Тепловые и компрессионные аналоги — 1,33•10-5 мбар;
- Ионизационные — 0,1 мбар.
Цифровые приборы конструктивно выполнены из двух частей:
- Блок измерений, переводящий полученные замеры давления разряженных газов в специальные электрические импульсы;
- Преобразователь замеренных давлений — дает оценку полученному сигналу, делает мгновенный перерасчет в нужные единицы измерения и выдает их на жидкокристаллический экран.
Пользоваться анероидами, именно так называют аналогичные приборы точного измерения, довольно просто — нужно подсоединить штуцер к исследуемой системе и зафиксировать показания стрелок или записать цифры, появившиеся на экране.
Современные производители вакуумметров стремятся объединить устройство измерения и считыватель полученных данных этих приборов в единый блок, чтобы было удобно использовать прибор на практике. Такая конструкция получила наименование — моноблочной, а отсчетное устройство выводит все данные на жидкокристаллический экран, что довольно удобно, потому что оператору остается только зафиксировать в журнале полученные цифры.
Электронные вакуумметры
Приборы серии Мерадат имеют комбинированную конструкцию, они специально сконструированы для проведения измерений, регулирования в автоматическом режиме и обеспечения вывода цифровых значений давлений разряженных газов на экран. Вакуумметры могут применяться и как средство измерений, работающее в автономном режиме или в составе вакуумных установок различного технологического назначения в комплексных системах автоматического контроля, регулировки и управления процессами в различных промышленных областях.
Принцип действия таких приборов описывать довольно сложно, для этого понадобится отдельная статья, но если кратко, то он основан на зависимости теплопроводности разряженного газа от давления. В некоторых аналогах учитывается зависимость тока положительных ионов, которые образуются в результате ионизации молекул разряженного газового потока, от замеряемого давления при условии, что напряжение сети, к которой подключен преобразователь, а также ток эмиссии являются постоянными величинами.
Электронные вакуумметры
Как правило, измерительные блоки могут иметь один вход, чтобы подключить тепловой или ионизационный первичный преобразователь или два входа для одновременного их подключения.
Технические параметры:
- Выход на рабочий режим — полчаса;
- Напряжение сети подключения — переменный ток 187-242В;
- Величина частоты — 50±2 Гц.
Потребляемые мощности:
- Главный блок измерений — 15В•А;
- Вторичный — 50В•А;
- Сроки службы — в среднем до 12 лет.
Эксплуатационные условия:
- Температурный режим окружающей среды — +12-+42° С;
- Влажность воздуха относительная при t=+30° С — 75%;
- Перепады атмосферного давления — 840-1067 мбар.
Функциональные диапазоны и вариации колебаний давлений, замеряемых приборами и первичных преобразователей, которые применяются в их составе, полностью совпадают. В состав приборов модели Мерадат-ВИТ29 кроме основного блока измерений, может дополнительно входить до 8 вторичных аналогов, при этом основной блок выполняет функции индикатора, а вторичные блоки выполняют подключение преобразователей и управляют работой вакуумметра.
Аналогичные приборы имеют девять модификаций, отличающихся типом и количеством подключаемых преобразователей, а также методом индикации выходных данных. Каждая модификация имеет разное исполнение, которое заключается в наличии вторичных блоков измерения, аналоговых выходов сигналов, своеобразные интерфейсы, величину архивации, количество выходных реле.
Компактный вакуумметр
Компания ERSTEVAK Ltd. представляет высокого качества вакуумные датчики Пирани серии MultiTorr от немецких инженеров с диапазоном измерений давления до 1,0•10-4 мбар. Благодаря применению современных высоких технологий такие приборы обеспечивают безопасные, высокоточные и экономически эффективные методики измерения давлений разряженных газов.
Технические параметры:
- Применяемые материалы — нержавеющая сталь марки 04Х18Н10, вольфрам, никель, прочное закаленное стекло;
- Максимальное избыточное давление — 4 тысячи мбар.
Компактный вакуумметр
Точность измерений:
- Погрешность от 1000 до 20 мбар —< 30%;
- 20–2•10-3 мбар — 10%;
- Время отклика — 100 мс;
- Напряжение сети питания — 20–30 VDC;
- Потребляемая мощность — 2,5+0,8 кВт;
- Диапазон рабочих температур — 5-60° С;
- Режим хранения на складе — +60—-40° С;
- Максимальный прогрев на фланце при отключенной электроникой — 125° С;
- Сигнал выхода — 0-10VDC;
- Интерфейс RS485 — 9,5-115 кБод;
- Два реле переключения — 50 VAC/ 2A и 30 VDC/ 2A;
- Габариты изделия — 69x48x109 мм;
- Вес — 190 г.
Дисплей при нормальной работе — зеленая подсветка, а при ошибке мигает красным цветом. Аналогичные компактные приборы обладают высокой разрешающей способностью, исключительной точностью замеров и быстрым откликом при активации. Применение вакуумметров этого типа на производстве позволяет существенно сократить время для проверки создаваемого искусственного разряжения.
Градуировка вакуумметров
Такая операция проводится путем сравнения показаний прибора с аналогичными замерами эталонных манометров, которые могут быть вязкостными, мембранными или компрессионными, а также и образцовых изделий другого типа с точно выверенным давлением. Эталонные приборы служат для точного хранения и последующего воспроизведения различных единиц измерения с метрологической точностью. Они имеют выверенную градуировку, которая определяется по независимой методике от давлений, выбранных для сравнения, погрешность при этом не превышает 1,5%. Такие изделия называются образцовыми приборами и относятся к I-му разряду.
На их основе изготавливаются другие приборы, имеющие аналогичную градуировку, но погрешность — в десять раз большую (10-15%) и называются они изделиями II-го разряда.
Градуировка вакуумметров
Во время проведения проверки градуировки выше указанных приборов в диапазоне давлений — 1013,24-1,33•10-5 мбар датчик неукоснительно присоединяется к объему, из которого откачивается газ до калиброванного давления.