Вакуумметр Пирани: разновидности и принцип действия
Вакуумметр Пирани представляет собой специализированный прибор, позволяющий с высокой точностью определять показатели давления в разнообразных перекачивающих системах. Такие устройства применяются во всех отраслях, где необходимо следить за уровнем вакуума и контролировать показатели создаваемой среды.
Область применения включает в себя промышленные предприятия, исследовательские лаборатории, системы контроля качества, а также процессы по созданию полупроводниковых приборов.
Разновидности вакуумметров
Использование перекачивающих вакуумных систем невозможно без контроля показателей создаваемой среды. Для этого используются специальные приборы, называемые вакуумметрами. На рынке представлено множество разновидностей вакуумметров с разными эксплуатационными показателями и конструкцией.
Во всех подобных агрегатах присутствует два основных блока: преобразователь давления и измеритель. Преобразователь выполняет функции превращения получаемых от измерителя данных в электрический импульс и направление его в вычислительный блок. Далее сигнал пересчитывается в необходимых единицах измерения, и пользователь может видеть показатель давления в перекачивающей системе.
Измерительный блок обычно включает в себя подпитывающий элемент и электрическую цепь. Именно в этом устройстве происходит расчет необходимых параметров и вывод информации на жидкокристаллический дисплей.
Все вакуумметры для определения давления используют косвенные методы, включающие в себя отслеживание изменений свойств перекачиваемой среды и сравнения этих изменений с показателями из нормативов.
По способу определения уровня разрежения выделяют механические, датчиковые, тепловые и агрегаты с использованием презорезисторов.
Самыми простыми и надежными считаются механические агрегаты, способные похвастаться неплохой точностью. Главным элементом подобной конструкции является трубка с тонкими стенками. Любое воздействие на эти стенки сразу же фиксируется в преобразователе и передается на измерительный блок для расчета.
Тепловые вакуумметры отслеживают показатели изменения среды за счет изменения теплопроводности некоторых материалов. Прибор Пирани представляется ярчайшим представителем тепловых измерителей, выстраивающих зависимость между температурой рабочего элемента и давлением внутри камеры.
В отдельную группу выделяют комбинированные измерители, объединяющие в себе функции стандартного манометра и вакуумметра. С их помощью можно определить показатели абсолютного давления, а также уровень создаваемого вакуума.
Рекомендуется подбирать функциональные агрегаты, полностью отвечающие требованиям конкретной вакуумной системы. Для работы с системами низкого и среднего вакуума подойдут и бюджетные варианты с ограниченным диапазоном измерения. При использовании высоковакуумных систем придется обзавестись многофункциональной моделью с высокой чувствительностью.
Описание прибора
Вакуумметр Пирани является одним из самых ярких представителей терморезисторных манометров, обеспечивающих высокую точность определения основных показателей давления. Изобретенный более ста лет назад. Прибор неоднократно совершенствовался и теперь приобрел вид современного агрегата с расширенным функционалом.
Нить накала располагается в специальной трубке из затемненного материала, которую помещают в разреженную среду. Иногда для подключения к вакуумной системе используется шланг.
Молекулы газа соприкасаются с нитью и вызывают нагрев. Именно изменение теплопроводности является основным показателем изменения давления в системе, на основе которого можно вычислить точный показатель разреженности среды. Наилучшей проводимостью обладает именно платина, но подобный материал далеко не всем предприятиям по карману. Поэтому его часто заменяют на никелиевый сплав или вольфрам. Эти металлы несколько уступают по своим характеристикам, однако для работы в системах низкого или среднего вакуума их возможностей вполне достаточно.
Стоит отметить, что вакуумметр Пирани относится к приборам относительного измерения. Он сравнивает специфические измеряемые показатели с показателями из справочника. А значит, при работе с каждым конкретным газом необходимо проводить предварительную калибровку при помощи ртутного манометра.
Плюсы вакуумметра Пирани
Подобные устройства широко применяются в различных областях. Они достаточно популярны как в промышленности, так и в научной среде. Подобное распространение обусловлено наличием некоторых характерных преимуществ:
- изделия достаточно прочны и долговечны;
- можно подобрать прибор для любых целей;
- точные измерения;
- необходимость калибровки не вызывает сложностей, поскольку процесс занимает очень немного времени;
- компактные размеры позволяют разместить прибор в любом удобном месте;
- представлены как стандартные версии, так и функциональные приборы для работы в агрессивной или взрывоопасной среде;
- все элементы защищены от негативного воздействия коррозии;
- для удобства предусмотрено несколько единиц измерения давления.