Данный прибор служит для замера давления вакуума или газов, которые находятся в вакуумной среде. Другое название данного прибора – это вакуумный манометр. Необходимость в измерении давления вакуума понадобилось с самого открытия данного явления. Впервые о свойствах вакуумной среды были открыты изобретателем Леонардо Да Винчи. Благодаря его испытаниям, он смог добиться необходимого давления в водопроводной трубе. Но самый первый примитивный прибор для измерения силы вакуума был изготовлен исследователем Эванджелитом Торричелли. Он представляет собой U-образную трубку с размещенной внутри ртутью. Данное количество ртути в такой трубке позволяла определять давление вакуума до 10 Па.
В настоящее время существует огромное количество вакуумметров, которые способны измерять давление вакуума как точечно, так и обобщенно. Так же имеется возможность определять абсолютное давление вакуума, а также определять разницу с атмосферным давлением.
В устройстве вакуумметров имеется всего два основных элемента. Один из элементов способен преобразовывать входящий сигнал или другие изменения, другой производит пересчет данного сигнала в единицы измерения и информирует наблюдателя об этом. С механическими приборами совсем все просто, он позволяет считывать нужную информацию непосредственно с прибора без других вычислительных манипуляций.
Блок измерения вакуумметра позволяет более четко воспроизводить информацию о полученном давлении вакуума. Современные вакуумметры объединены в одно компактное устройство, которое позволяет производить измерения без применения других методик расчета. Вся информация выводится на дисплей отсчетного устройства, для более удобного восприятия данной информации.
Содержание
- Вакуумметры - принцип работы
- Вакуумметры образцовые
- Цифровые вакуумметры ВИТ
- Вакуумметры стрелочные Пирани
Вакуумметры - принцип работы
По физическим свойствам давление можно охарактеризовать как величину воздействия молекул газа на площадь. Данные измерения используются в различных сферах промышленности, а также при проведении различных исследований. Но очень часто бывает так, что величина вакуумного давления настолько мала, что не все приборы могут ее зарегистрировать.
Вакуумметры - принцип работы
В природе существует два вида вакуума, высокий и сверхвысокий вакуум. В таком случае изменение силы вакуума возможно измерить только при помощи ионизации. Данный метод заключается в электризации молекул газа в вакууме, впоследствии чего они воздействуют на электроды в приборе измерения. При помощи данного метода можно измерить самые малые показатели силы вакуума.
Существуют приборы для измерения относительного и абсолютного давления. Данные приборы, по принципу действия, делятся на тепловые, ионизационные, пьезорезестивные.
Одними из самых распространенных являются тепловые вакуумметры. Данные приборы способны точно измерять показатели давления в низком и среднем вакууме. Принцип действия таких вакуумметров основан на разности теплопроводности газа в начале измерения и в конце. Пьезорезестивные вакуумметры являются самыми точными в сравнении с тепловыми. Эта точность позволяет им замерять величину вакуума вплоть до 1 миллиметра ртутного столба. А особо точные вакуумметры способны определять до одной десятой миллиметра ртутного столба.
Для того что бы измерить величину вакуума в высоком диапазоне применяются ионизационные вакуумметры. Принцип действия таких приборов основан на ионизации газа в вакууме за счет применения приборов с электромагнитным излучением. После того как молекулы газа пройдут ионизацию, они начинают взаимодействовать с электродами. И чем выше ток ионизации такого газа, тем выше давление вакуума.
Основным элементом стрелочного вакуумметра является трубка Бурдона. Он состоит из трубки, которая изогнутая дугой. Принцип действия такой трубки прост: при воздействии давления на данную трубку происходит изменение формы, выпрямление, что в свою очередь оказывает механическое воздействие на стрелку вакуумметра, что позволяет снять показания непосредственно с самого прибора.
Вакуумметры образцовые
Образцовые вакуумметры предназначены для проведения поверочных манипуляций с другими вакуумметров. Как правило, данные вакуумметры имеют шкалу типа МО или ВО.
Вакуумметры образцовые
Основными техническими параметрами данных вакуумметров являются:
- Данные измерительные приборы изготавливаются по техническим условиям 25-05-1664-74;
- Единица измерения является условная величина;
- Класс точности составляет 0.4 для 250 условных единиц;
- Класс точности 0.15, 0.25 для 400 условных единиц;
- Рабочий диапазон температур является от 5 до 40 градусов по Цельсию;
- Относительная влажность воздуха при поверке должна составлять не более 80% при температуре окружающего воздуха +25 градусов по Цельсию.
Масса данных приборов зависит от класса точности. При классе точности 0.4, масса прибора составляет порядка 1.8 килограммов. Масса прибора при классе точности в 0.15 или 0.25 составляет не более 5.5 килограммов. По просьбе заказчика заводы изготовители могут изготовить приборы и для других климатических поясов.
Цифровые вакуумметры ВИТ
В настоящее время существуют такие типы вакуумметров, которые способны отображать результат в реальном времени на дисплеях или мониторах компьютеров. Как правило, такие вакуумметры изготовлены из металла, в особых случаях в качестве основного материала изготовления данного вакуумметра выступает стекло. Производителями таких измерительных приборов выступает Европа и другие страны СНГ. Если говорить об отечественном продукте, то они являются самыми качественными, точными и соответствуют критерию цена-качество.
Цифровые вакуумметры ВИТ
На рынке представлены следующие виды вакуумметров ВИТ:
- Вакуумметр ВИТ 2 ионизационно-термопарный;
- Вакуумметр ВИТ 3 Мерадат;
- Термопарный вакуумметр ВИТ 1а.
Вакуумметр ВИТ 2 состоит из датчика, который и является сердцем данного прибора. Данный датчик внедряется в манометр и способен выводить более точные показания измерения вакуума. Данный аппарат состоит из металлического корпуса с различными органами управления. Так же в нем присутствуют два манометра для регистрации различных колебаний вакуумной среды. Для правильного измерения к каждому прибору имеется инструкция по эксплуатации, сам производитель советует перед началом эксплуатации внимательно изучить инструкцию.
Принцип работы такого прибора основан на регистрации импульса в центральном датчике прибора с последующим выводом соответствующей информации. Основным минусом такого прибора является сложность в поиске запасных частей в случае поломки. Перед покупкой следует определиться какие данные, вам нужны от такого прибора.
Принцип действия вакуумметра ВИТ 3 Мерадат основан на измерении теплопроводности газа. При помощи данного метода прибор регистрирует колебания теплопроводности газообразного вещества. Данный прибор очень надежен и имеет сложное строение. Благодаря этому имеется возможность снятия показаний различных газов даже в сложных условиях.
Но, как и другие приборы ВИТ 3 Мерадат имеет свои тонкости в работе. Данный прибор не предназначен для измерения веществ с высоким давлением. Так же перед началом работы следует удалить примеси и другие газы из датчика.
Вит 3 Мерадат имеет в своем арсенале дополнительные функции, которые и отличают данный прибор от других. У данного прибора имеются переключатели, которые способны работать автономно и независимо друг от друга. Так, например, данный прибор может при помощи звуковой или световой сигнализации информировать о достижении определенного значения давления, а также регистрировать и выводить информацию в виде графика на монитор компьютера. В случае аварийной остановки прибора он сохраняет все настройки и последнее измерение давления.
Вакуумметры ВИТ 1а предназначены для измерения вакуумной среды огромного диапазона. По этой причине его часто используют в автомобильной и пищевой промышленности, металлургии, при получении руд и сплавов, а также в технологии обработки других материалов при обжиге или пайки. Ввиду того, что технологически появилась необходимость использования точных приборов, ВИТ 1а стали часто использовать в изготовлении кристаллов и получения ионов из нестойких термически веществ.
Вакуумметры стрелочные Пирани
Вакуумметр Пирани является терморезисторным вакуумметром, предназначенным для измерения давления в вакуумных системах. Данный прибор был изобретен в начале ХХ века немецким физиком Пирани. Вакуумметр Пирани работает по принципу изменения сопротивления металлов, в зависимости от изменения температуры металла, вследствие изменения теплоотдачи, с изменением воздействия давления на металл.
Вакуумметры стрелочные Пирани
Данный прибор состоит из платиновой нити, которая подвешена в трубе. Данная труба соединяется с измеряемой средой. Через данную нить проходит электрический ток, и после калибровки данная нить способна замерять давление вакуумной системы. Другими словами, нить, находящаяся в вакуумной среде нагревается. За счет движения молекул в вакуумной среде происходит отбор тепла с платиновой нити. Чем величина вакуумной среды выше, тем меньше происходит отбор тепла с нити. Соответственно температура накала нити выше, что свидетельствует о большом значении давления вакуумной среды.
Помимо применения платиновой нити накала, имеется возможность использования нити из таких материалов как:
- Никель, используется для измерения агрессивных сред;
- Вольфрамовую нить для измерения других газовых сред.
На рынке представлено два основных вида вакуумметра Пирани:
- Стрелочный;
- Цифровой.
Цифровой представляет собой саму регистрирующую трубку с нитью накала. Данную трубку подключают к системе измерения. Данная трубка при помощи проводной связи соединяется с блоком управления, состоящим из микропроцессорной техники. Показания снимаются при помощи дисплея на самом приборе. Точность таких приборов является лучшей по сравнению со стрелочными приборами. Но если говорить о надежности в использовании, то стрелочные вакуумметры будут выглядеть выгоднее. Так как для работы электронных приборов необходимо постоянное подключение к электрической сети, при стрелочном исполнении данного условия не обязательно. Ведь в данных аппаратах имеется свой источник питания, который разряжается очень медленно.
Если в цифровых приборах измерения происходят за счет микропроцессорной техники, то, как дела обстоят в стрелочных вакуумметрах Пирани. Процесс практически аналогичен. Прибор через небольшой блок управления входным сигналом, посредством механической связи производит отклонение стрелки на величину давления в вакууме.
Основными положительными моментами использования стрелочных манометров является надежность, большой диапазон измерения и возможность использования в различных условиях. Основным элементом для регистрации показания, выступает пружина. Данный элемент имеет три варианта исполнения, трубчатый, пластинчатый, коробчатый.
У трубчатых стрелочных приборов пружина представлена в виде овальной трубки, которая под воздействием напряжения способна выпрямляться и тем самым показывать то значение, которое воздействует на нее.
Приборы коробчатого вида имеют в своем распоряжении округлые гофрированные мембраны в количестве 2 штук. Во время измерения происходит воздействие на коробку с данными мембранами. Вследствие чего происходит отклонение стрелки на циферблате. Данная величина является прямо пропорциональной значению оказываемого давления на коробку с мембранами.
Самыми простыми приборами являются пластинчатые вакуумметры. В данных приборах в состав входит две пластины, которые под воздействием давления вакуума производят отклонение стрелки до соответствующей величины.