Вакуумметр стрелочный, электронный, цифровой, термопарный, ионизационный и другие типы

Вакуумметр – манометр для измерения и проверки давления разреженного газа, находящегося ниже атмосферного в диапазоне от 760 до 10^-13 мм. рт. ст. Отличительной особенностью прибора является то, что универсального, подходящего под все диапазоны не существует из-за чего используют различные физические закономерности, связанные с давлением газов.

Содержание:

1. Устройство измерительного прибора
2. Классификация по типу устройства
3. Классификация по принципу действия
4. Предел измерений и поверка
5. Сфера применения
6. Синхронизация с компьютером

Устройство измерительного прибора

Конструкция вакуумметров построена из трёх оставляющих:

• Первая преобразует все изменения состояния чувствительного элемента в электронный сигнал;
• Вторая обрабатывает его и выводит на третий элемент устройства: экран или дисплей (в зависимости от конструктивной особенности прибора).

Фактически в устройство измерительного блока входит блок питания, электрические цепи и узел, предназначенный для трансформации и отображения полученных сведений. Современные приборы построены по принципу объединения преобразователя разрежения с измерительным механизмом в одном корпусе небольшого объёма. Их относят к единым моноблочным вакуумным измерительным устройствам, показатель вычисленного разрежения на которых отображается на цифровом дисплее.

Устройство измерительного прибора

Механические отображают показания путем перемещения стрелки, потому называются стрелочными. Наиболее распространённым примером такого прибора являются вакуумметры «Росма» типа «ТВ».

Классификация по типу устройства

По этому критерию вакуумметры делятся на несколько типов:

• Жидкостные;
• Механические (мембранные, деформационные);
• Тепловые (термопарные, теплоэлектрические);
• Компрессионные;
• Ионизационные;
• Магнитные;
• Вязкостные;
• Электроразрядные;
• Радиометрические.

Классификация по типу устройства - Магнитные

Классификация по принципу действия

Разновидности манометров-вакуумметров:

1. Классические – обычный манометр, использующийся для измерения небольших давлений. Используется в измерительном колене масла с выделенным значением плотности, что обеспечивает соблюдение условий разрежения. В большинстве случаев применяется совместно с «азотной ловушкой» (оборудования, которое наполняется жидким азотом и используемого для вымораживаний паров рабочей среды). Отличительной чертой стрелочного вакуумметра является то, что при измерении в системе не должны присутствовать жидкости. Конструкция устройства состоит из металлического корпуса внутри которого создаётся давление. С наружной стороны к нему присоединена пружинная мембрана, смещающаяся в зависимости от показаний. При повышении давления последняя сжимается, подтягивая пружину, при понижении – увеличивается, отталкивая пружину. В итоге, смещающаяся пружина соприкасается со стрелкой, показывающей точное значение;

Диапазон измеряемого разрежения: 10 (0,075)-100 000 (750) Па (мм. рт. ст.).

2. Ёмкостные – используются для измерения разряжения до высоковакуумного, тип газов значения не имеет. Основная сфера назначения – оборудование, работающее с относительными давлениями. Принцип действия построен на реакциях, происходящих внутри конденсатора. При этом размер взаимодействия может изменяться за счёт изменяющегося промежутка между двумя обкладками, одна из которых представлена в виде гибкой мембраны. Последняя в свою очередь оказывает воздействие на ёмкость конденсатора при меняющемся давлении. Определение разрежения происходит после измерения обкладки-мембраны и проведения градуировки;

Диапазон измеряемого разрежения: 1 (0,0075)-1 00 (7,5) Па (мм. рт. ст.).



Ёмкостные

3. Терморезисторные – принцип работы основан на постоянном поддержании резисторного сопротивления, которое осуществляется мостовой схемой. Считывание показаний зависит от пропорциональной зависимости напряжения электроконтактного датчика и давления. При увеличении последнего повышается терморезисторная мощность, что сохраняет неизменное значение температуры. Преобразование тепловой энергии происходит в датчике Пирани, использующем для этого нить накала;

Диапазон измеряемого разрежения: 10⁻¹ (10⁻³) – 1,013 (760) Па. (мм. рт. ст.).

4. Термопарные – основа конструкции построена вокруг термоэлектрического преобразователя. Ключевым значением считают коэффициент теплопроводности и охлаждения, происходящего благодаря термопаре. В серии аналогичного оборудования этот тип считается самым недорогим, способным измерять средние и низкие значения вакуума. Принцип действия заключается в создании разрежения, нагнетаемого вокруг термопары, контактирующей с нагреваемыми элементами. Значение давления определяется теплопроводностью разреженных газов ввиду того, что температура в этом случае влияет на термопару. Увеличение нагрева поверхности проводника осуществляется в результате низкого коэффициента теплопроводности за счёт чего определяется текущее разрежение;

Диапазон измеряемого разрежения: 10⁻¹ (10⁻³) – 103 (10) Па. (мм. рт. ст.).

5. Ионизационные – функционируют за счет протекающей ионизации газов. Ионы получают воздействие от магнитного поля и электрического разряда. В результате взаимодействия частицы набирают скорость, которая и выступает в качестве определяющей значения вакуума. Количество молекул уменьшается при снижении давления. В результате этого сокращается величина ионизационного тока, протекающего между частицами при таких напряжениях. Ионизационно-термопарные вакуумметры используются для измерения давления высокого вакуума;

Диапазон измеряемого разрежения: 10⁻¹⁰ (10⁻¹²) – 10 (10^-1) Па. (мм. рт. ст.).

6. Альфатроны – относятся к категории ионизационных вакуумметров. Отличительная особенность заключается в том, что вместо электронов для ионизации здесь используют альфа-частицы, выделяющиеся источником радия или плутония;

В сравнении с ионизационным это устройство выступает образцовым по показателю простоты, надёжности и точности, но уступает в точности ввиду низкой чувствительности, затрудняющей распознавание сверхмалого тока.

Диапазон измеряемого разрежения: 10⁻¹ (10⁻³) – 103(¹⁰) Па. (мм. рт. ст.).

Предел измерений и поверка

Показатель, как и коэффициент точности может значительно отличаться в зависимости от типа устройства. Например, механические используются с давлением, не превышающим 100 Па, жидкостные - не более 0,1 Па, тепловые и компрессионные – до 0, 001 Па.

Поверке подлежать только те вакуумметры, которые были внесены в Государственный реестр средств измерений. Процедура метрологической поверки вакуумметров выполняется Федеральным бюджетным учреждением центра стандартизации и метрологии (ФДУ ЦСМ) или аккредитованной частной службой.

Поверку делают на этапе производства, по истечении срока действия свидетельства о проведённой поверке или вскрытия прибора в результате ремонтных действий.

Сфера применения

Ответ на вопрос, что измеряет вакуумметр раскрывает другой: сферу применения измерительных элементов. Они используются везде, где применяется оборудование вакуумного характера:

• В химическом производстве;
• В металлургии и металлообработке;
• В машиностроении, автомобилестроении, судостроении, авиакосмической сфере промышленности;
• В аэрокосмической отрасли;
• В большинстве разновидностей лёгкой промышленности;
• В медицинских, научно исследовательских учреждениях;
• В деревообработке, мебельной промышленности;
• В производстве строительных и отделочных материалов;
• В проведении опытов и испытательных тестов и других сферах деятельности человека.;

Сфера применения

Синхронизация с компьютером

Возможность подключения к ПК имеют только современные цифровые приборы, технические характеристики которых обладают соответствующим интерфейсом. Рассмотрим вариант синхронизации на примере комбинированного ионизационно-теплового вакуумметра Мерадат ВИТ 19 ИТ2. Подлючение осуществляется через популярный интерфейс RS-485. Он способен поддерживать организацию сетей и передачи данных на расстояние до 1 км. Приборы соединяются экранированной витой парой.

Синхронизация с персональным компьютером происходит посредством адаптера RS-485 – USB. Удобнее всего для этого использовать адаптер «СК-201». Количество присоединённых измерительных устройств к одному ПК не ограничено. При построении сети, соединение осуществляется последовательной шиной.

Синхронизация с компьютером

Синхронизируются с накопителями и считывателями архивов «СК-301М» или «СК-302», применяющимися для скачиваний и архиваций сведений на стандартный переносной накопитель типа USB.