Какое давление измеряется вакуумметром

Вакуумметр

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 24 октября 2019; проверки требуют 2 правки.

Вакуумме́тр (от вакуум + др.-греч. μετρεω «измеряю») — вакуумный манометр, прибор для измерения давления разрежённых газов.

Типы[править | править код]

Классические[править | править код]

Классические являются обычными манометрами (жидкостными либо анероидами) для измерения малых давлений. В жидкостных вакуумметрах в измерительном колене применяется масло с известной плотностью и с по возможности малым давлением пара с тем, чтобы не нарушать вакуум. Обычно жидкостные манометры изолируют от остальной вакуумной системы при помощи азотных ловушек — специальных устройств наполняемых жидким азотом и служащих для вымораживания паров рабочего вещества манометра. Область измеряемых давлений от 10 до 100000 Па.

Ёмкостные[править | править код]

Ёмкостные основаны на изменении ёмкости конденсатора при изменении расстояния между обкладками. Одна из обкладок конденсатора выполняется в виде гибкой мембраны. При изменении давления мембрана изгибается и меняет ёмкость конденсатора, которую можно измерить. После градуировки возможно использовать прибор для измерения давлений. Область измеряемых давлений от 1 до 1000 Па.

Терморезисторные[править | править код]

Терморезисторные работают в мостовой схеме, стремящейся поддерживать постоянное сопротивление (а значит температуру) терморезистора, открытого измеряемому давлению. Чем выше давление газа, тем большую мощность нужно подводить к терморезистору для поддержания неизменной температуры. Соответственно, между давлением и напряжением на датчике (током через него) имеется однозначная зависимость. Если терморезистором является платиновая нить, то такой датчик называется манометром Пирани. Примером могут служить отечественные датчики ПМТ-6-3. Терморезисторные манометры применяются для измерения давлений от 10−3 до 760 и более Torr

Термопарные[править | править код]

Принцип действия основан на охлаждении за счёт теплопроводности. Термопара находится в контакте с нагреваемым проводом. Чем лучше вакуум, тем меньше теплопроводность газа, и следовательно выше температура проводника (теплопроводность разрежённого газа прямо пропорциональна его давлению). Проградуировав подключенный к термопаре милливольтметр при известных давлениях можно использовать измеряемое значение температуры для определения давления. К термопарным относятся, например, отечественные датчики ПМТ-2 и ПМТ-4М. Область измеряемых давлений от 10−3 до 10 Torr

Ионизационные[править | править код]

Вакуумметр Пеннинга, открытый

Принцип действия основан на ионизации газа. По сути, представляют собой вакуумный диод, на анод которого подано положительное, а на дополнительный электрод, называемый коллектором, большое отрицательное напряжение. При понижении давления газа уменьшается число атомов, способных подвергнуться ионизации, и соответственно ионизационный ток (ток коллектора), текущий между электродами при данном напряжении. Область измеряемых давлений от 10−12 до 10−1Torr. Подразделяются на вакуумметры с холодным катодом (Пеннинга и магнетронные) и с накаливаемым катодом. К последним относится датчик ЛМ-2 с постоянной 105мкА/мм.рт.ст.

Альфатрон[править | править код]

Разновидность ионизационного вакуумметра. Отличается от последнего тем, что для ионизации используются не электроны, а альфа-частицы, испускаемые источником (порядка 0,1-1мКюри) на радии или плутонии. Альфатроны проще, надежнее, и точнее вакуумметров с катодом, но из-за низкой чувствительности, требующей очень сложной схемы измерения сверхмалых токов, не могут их заменить. Обычно используются в том же диапазоне давлений, что и термопарные (терморезисторные) вакуумметры.

Предел измерений[править | править код]

Напрямую следует из его типа, поскольку назначение у этих приборов одно и то же, а вот точность и предел измерений достаточно сильно отличаются. Так механическими, можно измерять разрежение до 100 Па (1 Па = 10−5 Бар), жидкостными — до 0,1 Па, тепловыми — до 0,001 Па, а компрессионными — до 0,001 Па (для примера, ионизационные вакуумметры способны измерить разрежение до 10−8 Па, и это не предел).

Читайте также:  Какое давление считается нормальным для рыбалки на щуку

Устройство вакуумметра[править | править код]

Есть всего два основных элемента: один из них преобразует в электрический сигнал любые изменения состояния чувствительного элемента, другой — оценивает этот сигнал, пересчитывает в единицы давления, и информирует пользователя прибором о степени разрежения на контролируемом участке технологической линии или отдельного механизма. С механическими (анероидами) еще проще: ввернул — и считывай показания по стрелке (поскольку оба элемента объединены в одном корпусе прибора)

Измерительный блок вакуумметра — часть вакуумметра, предназначенная для выработки сигнала измерительной информации в форме, доступной для непосредственного восприятия наблюдателем, и содержащая блок питания и все электрические цепи, необходимые для работы вакуумметра. В настоящее время среди ведущих мировых производителей вакуумного измерительного оборудования наблюдается тенденция объединения в одном компактном корпусе измерительного блока и преобразователя давления, вакуумметры имеющие такую конструкцию получили название компактные моноблочные вакуумметры.

Отсчетное устройство вакуумметра — часть измерительного блок вакуумметра, предназначенная для отсчитывания значения измеряемой величины. Как правило в современных вакуумметрах отсчетное устройство представляет собой жидкокристаллический дисплей.

Блок управления

Применение[править | править код]

Область применения вакуумметров достаточно широка: они используются и в промышленности, и в быту — везде, где нужно знать и регулировать давление: для контроля работы вакуумных насосов, степени разрежения в маслопроводах или технологических полостях, в лабораторных исследованиях, для обслуживания кондиционеров, в автосервисах — для измерения давления во впускном коллекторе. Термопарный и ионизационный вакуумметры широко применяются в промышленности и экспериментах, так как являются массовыми, хорошо повторяемыми приборами. Практически все выполняются в виде электронных ламп со стеклянным отростком, соединяющимся с исследуемым объёмом с помощью шланга или припаивания.

  • Лиофилизация
  • Химическое производство
  • Системы молекулярной перегонки
  • Обслуживание вакуумных насосов
  • Анализаторы, спектрометрия
  • Вакуумирование и заправка систем охлаждения
  • Вакуумная упаковка
  • Вакуумная теплоизоляция, двустенные сосуды и трубопроводы
  • Изготовление полупроводниковых и электронных компонентов
  • Контроль качества

См. также[править | править код]

  • Манометр Мак-Леода
  • Вакуумметрия
  • Мановакуумметр
  • Манометр

Источник

Вакуумметры для измерения давления — принцип работы, устройство, виды — стрелочные, электронные (цифровые), Пирани, диагностика, поверка

Чтобы измерить давление пара или разреженного газа в промышленности, используются особые устройства — вакуумметры. С их помощью определяют степень разреженности производственных полостей, контролируют работу вакуумных насосных агрегатов, обслуживают кондиционеры и пр.

Вакуумметр

Содержание:

  1. Вакуумметр для измерения давления — принцип работы, устройство, виды
  2. Определить показания вакуумметра
  3. Чем отличается манометр от вакуумметра
  4. Вакуумметры стрелочные
  5. Ртутные вакуумметры
  6. Электронный вакуумметр
  7. Вакуумметр Пирани
  8. Манометр-вакуумметр
  9. Поверка вакуумметра

Вакуумметр для измерения давления — принцип работы, устройство, виды

Вакуумметр представляет собой вакуумный манометр или, иными словами, устройство, измеряющее давление разреженных газов.

Вакуумметр для измерения давления — принцип работы, устройство, виды

Конструкцию устройства составляют два ключевых компонента:

  • Преобразователь давления;
  • Блок измерения.

Первый компонент трансформирует все изменения, происходящие в состоянии чувствительного элемента, в перемещение или в электросигнал. Второй компонент оценивает данный сигнал, пересчитывает его в требуемых единицах измерения и демонстрирует пользователю степень разрежения в той или иной технологической зоне или в механизме.

Измерительный блок подает данные в форме, которая понятна пользователю. Состоит он из блока питания и всех электрических цепей, без которых невозможна работа прибора. Важной частью данного блока является отсчетное устройство, которое призвано отсчитывать значения определяемой величины. В большинстве современных моделей это устройство реализовано в виде жидкокристаллического дисплея.

Крупные производители вакуумной измерительной техники стремятся объединять в едином корпусе оба вышеописанных компоненты. Устройства с такой конструкцией называют компактными моноблочными вакуумметрами.

Чистый вакуум на земле создается только в исключительных случаях (например, для изучения космических условий). В действительности же измеряется разность давлений. Однако определение такой разницы напрямую вызывает достаточно сложностей. Поэтому зачастую применяется косвенный метод, подразумевающий измерение какого-либо специфического свойства газа и последующее его сопоставление с эталонным. В зависимости от этого и происходит классификация вакуумметров.

Читайте также:  Кетанов при каком давлении

Существуют следующие типы:

  • Ионизационный (оценка степени разрежения базируется на длине свободного молекулярного пробега, значительная длина и существенное количество энергии, выделяемое вследствие столкновения молекул, свидетельствует о низком давлении, один из самых популярных — ионизационно-термопарный вакуумметр ВИТ);
  • Тепловой (оценка подразумевает определение не энергии столкновения ионизированных газовых частиц, а тепла, которое при этом выделяется, теплота измеряется с использованием так называемых измерительных мостов Томсона);
  • Емкостной (оценка степени разрежения основывается на деформировании эластичных мембран);
  • Механический (механизм измерения связан с трубкой, стенки которой очень тонкие и которая реагирует даже на минимальные колебания давления, своим принципом работы устройство схоже с манометром);
  • Датчиковый (давление газа регистрируется на основе показаний особых узлов слежения, которые могут быть конвекционными, пьезорезистивными, электроконтактными, с физической точки зрения устройства идентичны всем вышерассмотренным приборам, но использование показаний от вспомогательных механизмов делает их более точными).

Определить показания вакуумметра

Различают несколько вариантов определения вакуума в зависимости от выбора точки отсчета. На изображении ниже можно ознакомиться с вакуумметрами с разными шкалами, которые все же демонстрируют одинаковые показатели вакуума.

Определить показания вакуумметра

К примеру, за единицу может приниматься атмосферное давление. Соответственно, все, что будет ниже данной отметки — вакуум. В этом случае шкала прибора от 1 до 0 атм (1…0,9…0,8…0,7…..0,2…0,1….0).

Также атмосферное давление может приниматься за ноль. Следовательно, вакуум — все числа в промежутке от 0 до -1. Шкала прибора от 0 до -1 (0, -0,1…-0,2….,-0,9,…-1).

Плюс ко всему шкалы могут показывать измерения в кПа, mBar, однако далее все показатели считываются аналогично.

Чем отличается манометр от вакуумметра

В соответствии с ГОСТом 8.271-77 манометром называется прибор, главное назначение которого заключается в измерении давления или его разности. Абсолютное давление, считываемое от абсолютного нуля, измеряется манометрами абсолютного давления. Однако чаще всего используются манометры избыточного давления.

Чем отличается манометр от вакуумметра

Давление разреженного газа измеряют вакуумметрами. Следовательно, вакуумметр — это манометр, который измеряет давление разреженного газа. Существуют также мановакуумметры, способные измерять и избыточное давление, и давление разреженного газа.

Вакуумметры стрелочные

Несмотря на производительность электронных вакуумметров, некоторые пользователи все равно предпочитают стрелочные устройства, которые относятся к механическому типу. Обусловлено это несколькими причинами.

Вакуумметры стрелочные

Во-первых, стрелочным механизмам свойственна более широкая сфера применения. Их можно применять не только при низком и среднем вакууме, но и в оборудовании с присутствием сверхвысокого вакуума. Во-вторых, стрелочные приборы более надежны и стабильны в работе.

Стрелочные устройства могут измерять и контролировать уровень технического вакуума в лабораторных и промышленных условиях. Функции чувствительного элемента выполняет пружина, которая может быть:

  • коробчатой;
  • трубчатой;
  • пластинчатой.

Коробка включает в себя две округлых гофрированных мембраны. Сила оказывает воздействие на внутренние поверхности коробки. Изменения давления пропорциональны величине пружинного движения. Данный показатель далее направляется в механизм стрелочного циферблата.

Пружина второго вида имеет вид двух труб с поперечными сечениями овальной формы. В результате некоторого давления происходит искривление пружины трубки. Вследствие воздействия напряжения в кольцах осуществляется ее выпрямление. Данное движение также перенаправляется на стрелочный механизм.

Пластинчатую пружину составляют две мембраны из металла, прикрепленные к корпусу и вступающие в прямую реакцию с рабочей средой. Измерение давления в системе зависит от того, насколько интенсивно они колеблются. Показатель демонстрируется на шкале с помощью специального механизма.

Ртутные вакуумметры

Ртутные приборы относятся к жидкостным вакуумметрам. Их работа базируется на уравновешивании измеряемого давления давлением столбика ртути. Такие устройства нашли активное применение в разных отраслях промышленности, в железнодорожной сфере, в жилищно-коммунальном хозяйстве, на энергетических предприятиях и пр.

Ртутные вакуумметры

Жидкостные вакуумметры бывают нескольких видов:

  • в форме буквы U (с закрытым и открытым коленом);
  • в форме колокола;
  • компрессионные и др.

Кроме ртути, функции рабочей жидкости могут выполнять специальные вакуумные масла разных марок. Столб жидкости является преобразователем давления. Газ давит на жидкость, которая находится, например, в U-образной трубке. Указанные приборы измеряют давления до 10-3 Па, что является главным их недостатком.

Читайте также:  Какое давление в системе охлаждения опель астра h

Электронный вакуумметр

Электронный прибор представляет собой ионизационное оборудование. В нем реализован преобразователь, в котором молекулы газа ионизируются электронами.

Электронный вакуумметр

Существуют электронные вакуумметры следующих видов:

  • с осевым коллектором;
  • с магнитным полем;
  • экстракторные.

В первом случае роль коллектора играет тонкая проволока, что способствует уменьшению давления. Проволока находится на одной оси с цилиндрической сеткой, снаружи которой зафиксирован катод прибора.

В устройстве второго вида реализован магнетрон. Магнитное поле увеличивает поле перемещения электродов, что позволяет повысить качество возникающих ионов.

Экстракторному прибору свойственно уменьшение фонового тока, вызванное использованием в роли коллектора недлинной и тонкой проволоки. Проволока находится вне полости ионизации и размещена на анодной оси.

Вакуумметр Пирани

Прибор такого типа был разработан М. Пирани в начале прошлого столетия. В основе принципа его действия лежит убывание теплоотдачи металлов с уменьшением давления и одновременное увеличение их сопротивления прямо пропорционально температуре. Устройство входит в группу терморезисторных вакуумметров.

Вакуумметр Пирани

Основным элементом конструкции прибора является нить из металла, которая подвешивается в трубе, соединенной с измеряемой вакуумной установкой. Нить накала соединяется с электроцепью, с которой снимается давление после калибровки. Нить расположена в измеряемом газе. При столкновении газовых молекул с нитью она отдает им тепло. При глубоком вакууме молекулы ударяются реже, температура нити и ее сопротивление при этом выше.

Диапазон работы устройства: от 0.5 Торр до 10−4Торр. Нижняя граница обусловлена тем, что при таких давлениях передаваемое посредством диффузии тепло становится такого же порядка, как и тепло, которое передается посредством теплового излучения.

Манометр-вакуумметр

Манометр-вакуумметр или, иными словами, мановакуумметр оснащен шкалой со значениями ниже нуля для определения вакуумметрического давления и шкалой со значениями выше нуля для определения абсолютного давления.

Манометр-вакуумметр

С помощью устройства можно измерять два типа давления: избыточное и разреженного газа. То есть, это комбинированная техника, которое включает в себя и манометр, и вакуумметр. При использовании в промышленности прибор позволяет контролировать выбросы в атмосферу и воду отходов производства, вентиляцию производственных цехов, прохождение технологических процессов. При оснащении герметичными камерами и прочими устройствами мановакуумметры обеспечивают создание разряжения.

Такое оборудование — оптимальный вариант для производств, активно использующих установки для формирования вакуумметрического давления. Это предприятия пищевой, химической и фармацевтической промышленности, предприятия тепло-водоснабжения и некоторые лаборатории.

Отдельного внимания заслуживают аммиачные мановакуумметры. Основная сфера их применения — пищевая промышленность. Они более устойчивы к коррозии. И корпус, и внутренние поверхности прибора изготовлены из нержавеющей стали.

Поверка вакуумметра

Пользователь может приобрести вакуумметр уже с поверкой или осуществить ее дополнительно. Но даже в этом случае через некоторые установленные периоды времени поверку необходимо повторять.

Поверка вакуумметра

Под поверкой вакуумметра подразумевается последовательность действий, которые осуществляются, чтобы подтвердить соответствие прибора метрологическим требованиям. Функции эталонов для поверки манометров-вакуумметров выполняют соответствующие эталонные приборы. При пересечении погрешностью показаний устройства допустимых границ требуется его юстировка или калибровка.

Поверку могут проводить государственные Федеральные бюджетные учреждения центры стандартизации и метрологии и аккредитованные частные организации. Поверка делается в обязательном порядке после истечения срока действительности свидетельства о предыдущей поверке и после ремонта измерительного устройства. Что касается места проведения поверки, то это может быть лаборатория организации, оказывающей подобные услуги, или непосредственно само предприятие, на котором эксплуатируется оборудование.

Предприятия, использующие в своей деятельности вакуумное оборудование и осуществляющие технологические процессы, связанные с вакуумом, особенным образом нуждаются и в применении приборов для измерения давления разреженного газа. На современном нишевом рынке представлено огромное количество вакуумметров самых разных типов и видов. Главная задача пользователя — выбрать прибор в соответствии с непосредственными требованиями и целями производства.

Источник