Цифровой вакуумметр – это прибор для измерения давления в разреженных газах. Устройство применяют для исследования химических и физических процессов в сталелитейной, химической промышленности, для настройки машинных агрегатов. Его используют для оценки работоспособности электронных ламп, при фильтровании различных сред. В этой статье мы рассмотрим принцип и особенности работы аппарата, его назначение и специфику выбора.
- Конструкция устройства
- Принцип работы
- Предел измерений
- Устройство цифрового вакуумметра
- Сферы применения
- Выбор подходящего прибора
Конструкция устройства
В лабораторных испытаниях и промышленных процессах измеряют не чистый вакуум (то есть среду полностью свободную от каких-либо веществ, что встречается только в космосе), а сильно разреженные среды. Для этого необходимо замерить разницу давлений, но напрямую сделать это сложно. Поэтому измеряется косвенный показатель изучаемого газа, который затем сравнивают с эталонным значением. По этой характеристике вакуумметры делят на:
- ионизационные – замеряется длина свободного пробега атомов;
- тепловые – изучается количество тепла, выделяемого при столкновении молекул;
- ёмкостные – оценивается деформация эластичных мембран, погруженных в среду;
- механические – определяется деформация трубки, чувствительной к давлению;
-
датчиковые – анализируется фактическое давление газа.
В зависимости от принципа замера разницы давлений, конструкция агрегата может несколько отличаться. Но в большинстве случаев прибор состоит из двух элементов:
- измерителя – блока, в котором замеряется изучаемый параметр;
- преобразователя – устройства, превращающего физическую величину в электрический сигнал.
Измерительный блок может содержать в себе U-образную трубку, заполненную маслом или ртутью. На одно из колен трубки действует разреженный газ, в другом поддерживается эталонное давление. Вакуумметр анализирует разницу и рассчитывает давление в изучаемой среде.
В мембранных устройствах используется не трубка, а эластичная диафрагма, которой отделяется вакуум от камеры с поддерживаемым эталонным давлением. Под действием газа мембрана слегка деформируется, это искажение передается на соединенную с ней стрелку (как у манометра), которая движется по шкале и показывает замеренное значение.
По способу выведения показаний изделия делятся на два типа:
- аналоговые – в которых используется стрелка, движущаяся по шкале;
- цифровые – данные выводятся на электронный дисплей.
Механические (аналоговые) приборы постепенно выходят из использования, поскольку цифровые устройства проще и удобнее для проведения регулярных высокоточных замеров.
Принцип работы
Принцип работы вакуумметра зависит от его типа. Рассмотрим агрегат, использующий ионизационный метод замера вакуума. Прибор погружается в изучаемую среду, после чего создает принудительный поток газа с одного полюса на другой. Он поддерживается любым физическим способом: например, при помощи электромагнитного поля. В результате молекулы газа двигаются направленно, возникает ионный ток. Он и регистрируется прибором, который сравнивает полученные данные с заложенной эталонной информацией и выдает измеренное значение на дисплей.
Принцип работы цифрового вакуумметра меняется в зависимости от типа оборудования.
| Тип прибора | Принцип работы | Предел измерений |
|
Альфатрон |
Является разновидностью ионизационного вакуумметра, но в нем замеряется движение не электронов, а альфа-частиц. Это повышает точность измерений. К недостаткам можно отнести сложность конструкции и её дороговизну. |
От 10-3 до 760 торр |
|
Термопарный |
Для измерения используется теплопроводность газа. Чем больше вакуум – тем хуже среда проводит тепло. В конструкции установлена термопара, которая нагревается с помощью провода. Чем более разрежена среда, тем медленнее остывает проводник. |
От 10-3 до 10 торр |
|
Терморезисторный |
На терморезистор подается определенное сопротивление для поддержания стабильной температуры. Чем выше давления газа, тем быстрее охлаждается терморезистор, тем выше должно быть сопротивление. Устройство регистрирует колебания подаваемого сопротивления и на основании данных рассчитывает давление. |
От 10-3 до 760 торр |
|
Емкостный |
Измеряется емкость конденсатора до и после погружения в изучаемую среду. Одна обкладка конденсатора представляет чувствительную мембрану, которая деформируется под действием газа. Прибор регистрирует изменение емкости, преобразует его в цифровые данные. |
От 10-4 до 7,6 торр |
Первые вакуумметры (сейчас их называют классическими) напоминают простой манометр: в них используется трубка с маслом, высота которого меняется в зависимости от давления среды. Такие модели не бывают цифровыми и практически не используются, поскольку отличаются малой точностью и не подходят для работы с сильно разреженными газами.
Предел измерений
Наименее чувствительны ртутные («классические») приборы – они не способны измерить давление в сильно разреженной среде (только от 10 Па). Для сравнения: современные цифровые ионизационные вакуумметры замеряют показания уже от 10-8 Па. Тем не менее не всегда целесообразно приобретать высокоточное, но более дорогое и сложное в калибровке оборудование. На многих производствах используются классические устройства, поскольку их легко внедрить в технологическую линию, они не требуют дорогостоящего обслуживания, их легко заменить на новые. В лабораториях зачастую применяют высокоточные устройства, например, альфатроны.
Устройство цифрового вакуумметра
Основой прибора является чувствительный элемент, который определяет разницу давления в разреженной среде с эталонной. Полученный импульс перенаправляется в преобразователь, который превращает физические данные в электрический сигнал. Он передается в анализатор, обрабатывающий данные и выдающий результат на цифровой дисплей в понятных оператору величинах.
Раньше вакуумметры состояли из двух отдельных блоков (измерителя и преобразователя), но сейчас производители объединяют их в одном корпусе. Подобные модели называются моноблочными. С передней стороны размещается жидкокристаллический экран, отображающий давление в паскалях, атмосферах, торрах или другой заданной величине.
Сферы применения вакуумметра
Цифровые вакуумметры получили широкое распространение и используются не только в лабораториях и на производстве, но и в быту для:
- обслуживания кондиционеров;
- измерения давления в коллекторе (в автосервисах);
- настройки доильного оборудования.
Чаще всего высокоточные приборы применяются в технологических процессах в химической, нефтегазовой, машиностроительной отраслях. Без них невозможна вакуумная упаковка, заправка систем охлаждения, вакуумная теплоизоляция. Также аппараты незаменимы в лабораторных исследованиях – например, при спектрометрии.
Выбор подходящего прибора
Для измерения вакуума в условиях средне и сильно разряженных сред необходимо подобрать чувствительное оборудование. Устройство должно обладать следующими характеристиками:
- Широкий диапазон измеряемого давления (от 10-3 торр);
- Высокая чувствительность: до 1 атм;
- Отсутствие трущихся механических деталей;
-
Поддержка разных единиц индикации: торры, паскали, мм.рт.ст; - Наглядный электронный дисплей;
- Незначительная потребляемая мощность.
Надежные цифровые вакуумметры реализует компания «Мета-хром». Приборы работают по принципу термопары, отличаются высокой чувствительностью, подходят для использования как на производстве, так и в лаборатории. Оборудование не нуждается в калибровке или обслуживании, обладает долгим сроком службы. Управлять устройством можно с помощью клавиатуры или удаленно с ПК при помощи специально разработанного интерфейса. Для покупки товара или получения бесплатной консультации свяжитесь с менеджерами ООО «НПФ «Мета-хром» по контактному телефону или с помощью онлайн-формы в разделе «Контакты».
