Вакуумметр представляет специализированный датчик (его часто называют манометром), который устанавливается в системе создания вакуума для определения параметров давления в агрегате. Эти устройства отличаются широким применением и сегодня используются практически на всех установках вакуумного типа. Манометры позволяют осуществлять контроль газовой среды и корректировать параметры работы системы.
Содержание:
- Устройство
- Датчики механического принципа работы
- Тепловые датчики
- Пьезорезистивные устройства
- Цифровые
Устройство
Независимо от типа прибора, он состоит из двух основных частей:
- Элемента, который отвечает за преобразования данных, которые характеризуют состояние системы. Эти данные обычно преобразуются в электрический сигнал;
- Второй элемент – это своеобразный «оценщик», который обрабатывает получаемый сигнал и пересчитывает его данные в единицы давления, который и выводятся на экран. То есть это фактически монитор вакуумметра. Есть классические модели, в которых установлен не монитор, а стрелочная система. Однако и она работает по аналогичному принципу.
Чтобы определить сферу применения того или иного вакуумметра, нужно рассмотреть наиболее популярные типы таких монометров-вакуумметров.
Устройство
Датчики механического принципа работы
Это классические манометры, считывание данных в которых производится механическим методом. Главное преимущество таких изделий – это независимость. То есть изделия не требуют подключения к источнику питания, что полностью исключает их выход из строя из-за недостатка энергии.
Существует несколько разновидностей механических вакуумметров.
Трубка Бурдона
Прибор этого типа позволяет определять избыточное давление до 7500 бар. Принцип работы устройства заключается в использовании специальной овальной трубки. Этот элемент изгибается под углом в 250о и помещается в специальный желоб. При этом концы трубки не закрепляются, поэтому при изменениях показателей давления они начинают двигаться. Сама трубка соединена со стрелочным механизмом, который отображает на шкале действующее давление в системе. Классические трубки способны производить замеры в пределах 60 бар. Чтобы повысить возможности такого манометра применяются трубки с дополнительными витками на них. Такие модели могут отображать данные до 7000-7500 бар.
Трубка Бурдона
Гидростатический вакуумметр
Такие устройства позволяют выводить данные за счет действий, происходящих внутри трубки. Ее концы находятся в разных условиях, поэтому при изменении параметров происходит и определение давления. Однако манометры этого типа практически сегодня не используются, из-за того, чтобы они способны показывать лишком маленький диапазон вакуума в системе.
Усовершенствованным вариантом гидростатического вакуумметра является манометр компрессионного типа. Он отличается большим ресурсом и охватам рабочего давления, но все равно чаще используется только для проверки системы, то есть выступает в роли калибровочного прибора.
Другие виды вакуумметров
Также в системах вакуумного типа устанавливаются вакуумметры:
Тепловые датчики
Это более современная разновидность изделий, которая пользуется наибольшей популярностью при организации работы систем для создания низкого или среднего вакуума. Однако эксплуатировать измерительные приборы этого типа допускается исключительно при абсолютном вакууме.
Принцип работы датчиков этого типа основан на разнице теплопроводимости газа в условиях разного давления.
Самым популярным представителем категории тепловых манометров является термопарный вакуумметр. Он способен измерять давление в диапазоне 10−1 (10−3) – 103 (10) Па. (мм.рт.ст.). Работа устройства основана на термоэлектрическом преобразователе. Охлаждение осуществляется за счет самой термопары.
Тепловые датчики
Это образцовый вакуумметр, так как он способен определять давление в большом диапазоне и стоит не так дорого. Однако и он используется преимущественно только при работе в условиях никого вакуума.
Вокруг термопары постоянно создается давление. Основной элемент при этом соединен с нить нагрева. При повышении температурных показателей формируются необходимые данные о работе системы.
Также к тепловым вакуумметрам относятся:
- Вакуумметр Пирани. Это классический датчик, который позволяет фиксировать уровень сопротивления. В конструкции также присутствует нить нагрева, которая меняет свои характеристики в зависимости от уровня давления газа. Работа осуществляется электроконтактным методом;
- Конвекционный вакуумметр. В этом случае показатели выводятся за счет конвекции. Тепло генерируется в процессе смешивания газов. Такие датчики отличаются большими габаритами, что не позволяет без проблем монтировать в любую систему. Поэтому они также не очень популярны сегодня.
Пьезорезистивные устройства
Изделия этого типа отличаются наивысшей точностью выводящихся данных. Кроме этого, вакуумметры такого типа способны производить измерения в очень широком диапазон от 1 там до 1 мм.рт.ст. Самые современные приборы способны определять показатели до 0,1 торр.
Есть несколько разновидностей таких приборов.
Ионизационные датчики
В каждом типе газа содержится определенное количество ионов, которые начинают двигаться, если оказать на них влияние при помощи магнитного поля, разряда электричества. Скорость движения молекул в ионизационном измерителе напрямую зависит от колебаний давления в системе.
Существует множество модификаций таких приборов. Например, в продаже можно встретить вакуумметр ионизационно-термопарный или другие разновидности. Такие модели обычно используют при работе систем создающих высокий вакуум. Ионизационные датчики являются газозависимыми, так как каждый газ отличается показателями уровня плотности. Это оказывает влияние на скорость передвижения молекул. Есть несколько популярных модификаций этого типа.
Ионизационные датчики
Датчик с холодным катодом
Также такие модели называют магнитноразрядными. Если говорить о том, что измеряет вакуумметр этого типа, то речь также идет об уровне давления. Только в отличие от предыдущих вакуумметров, этот манометр осуществляет работу благодаря процессам ионизации атомов газа. Для этого задействует очень мощное электрическое поле, за счет которого молекулы начинают ускоряться. Электроны при этом движутся по спирали. Чтобы добиться такого эффекта, необходимо особым образом установить мощные магниты, которые и будут задавать нужную траекторию движения.
Главным плюсом таких устройств является высокая надежность. Однако в таких устройствах рабочий катод всегда остается холодным. Это может привести к расплывчатым данным. Поэтому это не самый высокоточный прибор из данной категории.
Вакуумметр Байард-Альперта
В данном датчике также находится нить накала. Она использует так называемую термоэлектрическую эмиссию, которая, в свою очередь, отвечает за создание потока электронов, которые ионизируют атомы газовой среды. Благодаря этому начинает генерироваться ток, от силы которого зависит и уровень показателей вакуума.
Цифровые
Это самые современные изделия, которые обычно совмещают в себе сразу несколько датчиков. Цифровые вакуумметры применяются на крупных промышленных объектах, так как они отличаются высоким охватом давления и способны показывать наиболее точные данные. При этом устройства способны работать в непрерывном режиме, но нуждаются в источнике питания, так как они обычно оснащены ЖК-мониторами, на которых оператор может видеть всю необходимую информацию.
В конструкциях этого типа обычно используются автоматические схемы подключения. Управление током осуществляется при помощи программной части. При этом оператору не обязательно находиться непосредственно рядом с датчиком.
Цифровые датчики
Выбирать датчики стоит исходя из типа вакуума и используемого газа. Также стоит оценить масштабы производства и особенности эксплуатации оборудования.