Вакуумдық сенсорлар: жұмыс принципі

2024 Автор: Erin Ralphs | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-02-19 17:10

Сенсорлы вакуумметр - бұл сонымен қатар қысымды көрсететін құрылғы. Бұл мақалада біз олардың түрлерін, жұмыс істеу принципін қарастырамыз. Мұндай түрлері бар: компрессиялық, механикалық, мембраналық.

Оны басқаша «вакуум өлшегіш» деп те атайды. Бұл адамдар үшін вакуум мен газдардың қысым деңгейін өлшеуге арналған құрылғы, олар өз кезегінде вакуумдық ортада болады. Жалпы, атау арқылы түсінуге болады.

Леонардо Да Винчи бұл құрылғылардың негізін қалады. Ол су құбырындағы қысымды өлшейтін қандай да бір функционалды құрылғы жасады. Бұл өнертабыс өте танымал болды және Да Винчи өмір сүрген (1400 жж.) жылдары қажет болды.

Оның өнертабысын осы құрылғыға патент берген Эвангелиста Торричелли жетілдірді. Бұл Да Винчидің өзі қайтыс болғаннан кейін жүз жылдан астам уақыт өткен соң, 1643 жылы жасалды. Вакуум сенсоры U әрпі тәрізді болды және ол жұмыс істейтін негізгі элемент сынап болды. Өкінішке орай, түтіктің өзінде оның шектеулі мөлшеріне байланысты 9 рА жоғары қысымды анықтау мүмкін болмады. Барлығы сандық вакуум сенсорының сыртқы түрін өзгертті (оның фотосы төменде материалда берілген).

Өлшемдер түрлері

Механикалық өлшеуіш.

Бұл қуат көздерін пайдаланбайтын құрылғы және ол 0,4 пен 7000 бар аралығындағы деңгейді анықтауға қабілетті. Оның жұмыс істеу механизмі сопақ қимасы бар құбырда орналасқан белгілі бір сақинаның бар екендігінде, ол өз кезегінде 240 градус бұрышта иілген.

Ол ойықта және оның ұштары бекітілмеген және бұл оны өлшеу процесіндегі қысымды түтіктің ішіне итеріп, оны кезекпен қозғалысқа келтіруге мүмкіндік береді. Бұл құрылғының масштабында дәл көрсеткіштерді көрсететін механизммен байланысты. Әдетте құрылғы қысымды 65 барға дейін өлшейді, бірақ жоғарырақ көрсеткіштерге арналған құрылғылар бар, шамамен 7100 бар.

Вакуум сенсорын агрессивті ортада пайдалану үшін оның корпусы механизмді майлайтын және осылайша коррозияның алдын алатын гидрооқшаулағышпен толтырылады. Бұл механизмнің қорғанысы ретінде түтікті жарылудан қорғау үшін калибр корпусы артық қысымды кетіретін үрленген қабырғамен жабдықталған.

Бурдон түтігінің өнертабысы

Түтік U-тәрізді және оны гидростатикалық өлшеуіш деп атайды.

Бұл түтік анықтаған сұйықтыққа қысымның нәтижелерін көрсетеді. Бұл екі түтіктің әртүрлі ұштарындағы параметрлер әртүрлі және құрылғының көрсеткілері олардың арасындағы айырмашылықты көрсетеді. Бүгінгі күні мұндай құрылғы енді қолданылмайды, өйткені қысым диапазоны өзгерді және құрылғы мүлдем қажет емес болып қалды.

Сығу көрсеткіші.

Бұлманометр, тек өте жетілдірілген. Оның мүмкіндіктерін кеңейту үшін ол өлшеу алдында түтіктегі сұйықтықты қысатындай етіп жасалған, ал шкала қысым деңгейін көрсетеді. Күнделікті өмірде ол жай калибрлеу құрылғысы ретінде пайдаланылады.

Деформация өлшегіш, механикалық

Бұл манометр әдетте төмен вакуумды өлшеуге арналған. Түтіктің қысымымен ондағы серіппе қысылып, жұмыс орнын деформациялайды, ал ол өз кезегінде жүктемені индикация шкаласы деп аталатын көрсеткіш механизміне береді.

Вакуумдық диафрагма қысым сенсоры.

Бұл қозғалыстың ең қолжетімді нұсқасы. Жұмыс принципі: мембранаға вакуумды басады, ал ол сенсорға басады. Мұндай құрылғылар әрқашан ортадан тәуелсіз және кез келген газ қоспасында көрсеткіштерді қабылдайды.

Жылу механизмдері

Термиялық вакуумды өлшеу сенсорлары ең сұранысқа ие болып саналады, олар орташа және төмен вакуум жиіліктерінде көрсеткіштерді қабылдайды. Дәл осы құрылғыларда сапа мен төмен баға сияқты адамдар үшін маңызды көрсеткіштер біріктірілген. Оларды тек абсолютті вакуумда өлшеу үшін пайдалануға болады. Жұмыс принципі келесідей: қысымның өзгеруімен газ жылу құбырының өзгеруіне вакуумметрдің реакциясы.

Құралдар газдың түріне байланысты өзгереді және тек белгілі бір қоспаларды оқиды. Ең көп таралған модификация термопарлы вакуум өлшегіш болып табылады, сонымен қатар Pirani құрылғылары мен конвекция механизмдері бар.

Термопарлы құрылғы.

Осындайвакуумдағы температура сенсоры механизм ішіндегі термопардың қызуына әсер етеді, бұл термопарлардың ұштарында кернеудің өзгеруін тудырады. Сенсордың өзін қыздырудан оның ұштарына жылудың берілуі термопара айналасындағы қысымға байланысты. Ол неғұрлым жоғары болса, оның кернеуі соғұрлым жоғары болады. Мұндай вакуум өлшегіштер басқа ұқсас құрылғылардың арасында өте бюджеттік.

Пирани сенсоры

Бұл механизм мен жұмыс принципі термопарға ұқсас. Ол арна жіпін пайдаланады және жылу энергиясын кернеуге айналдырады. Пирани механизмі механизмге дәнекерленген электр тізбегінің арқасында басқаларға қарағанда әлдеқайда дәл.

Конвекция сенсоры.

Ол да ұқсас құрылғылар сияқты термопарды пайдаланады. Бірақ бұл нақты құрылғының механизмінің өзіндік салқындауы бар. Өйткені, корпус арнайы жіппен оралған және ол аналогтарға қарағанда кеңірек. Және бұл, өз кезегінде, сенсордағы газдың дұрыс және тиімді айналуына мүмкіндік береді және бұл бүкіл конвекциялық құрылғының тұтастай жақсы жұмыс істеуіне мүмкіндік береді. Сондай-ақ ол термопардың жылдам салқындауына байланысты шкала бойынша әлдеқайда жылдам көрсеткіштерді береді.

Пьезорезистивті механизмдер

Материалдағы жоғарыдағы фотода электронды вакуум сенсоры көрсетілген.

Газдың сапасы мен қасиеттеріне тәуелсіз болғандықтан, олар ең дәл көрсеткіштерді береді. Құрылғы қысым жиілігінің кез келген диапазонында әмбебаптығы бар, өйткені соңғысының әсері пьезорезистивті сенсордың тікелей әрекетімен қол жеткізіледі. Оның өлшем диапазоны 0,1 мм. Мысалы, Toyota вакуум сенсорыдәл осылай жұмыс істейді.

Иондауға негізделген вакуумдық сенсорлар

Бұл үлгідегі вакуум сенсорының жұмыс принципі төменде сипатталған.

Вакуумдағы кез келген газдың шын мәнінде белгілі бір иондар саны болады. Оларға әсер ететін магнит өрісі немесе электр разряды оларды жеделдетеді. Және олар терген бұл жылдамдық вакуумның қысылу дәрежесіне байланысты. Бұл принцип бойынша мұндай иондану өлшегіштері жұмыс істейді.

Модификацияға байланысты өлшеуіштер иондарды жеделдету үшін әртүрлі және күрделі әдістерді пайдаланады. Бұл құрылғылар әдетте жоғары вакуум диапазонында өлшеуге арналған. Олар газға тәуелді болғандықтан және әр газдың тығыздығы әртүрлі болғандықтан, бұл иондардың жылдамдығына әсер етеді.

Әрқашан суық катоды бар құрылғы

Бұл электр өрісін жасайтын сенсор. Оның магниттері иондардың қозғалысы спираль траекториясы бойынша болатындай етіп орналастырылған. Ол бұл бөлшектерге ұзағырақ «өмір сүруге», демек, тиімдірек жұмыс істеуге мүмкіндік береді. Дәл осы катод әрқашан суық болғандықтан, оның шкаладағы көрсеткіштері осы құрылғының аналогтарынан айырмашылығы анық емес. Бірақ сонымен бірге дәл осы құрылғының кепілдігі өте ұзақ және бір-біріне үйкеліс тудырмайтын берік бөліктерінің арқасында ол жиі бұзылмайды.

Продюсерлер

Осы мақалада ұсынылған вакуум өлшегіштердің бірінші өндірушісі - "Meta-Chrome". Бұл тек осы құрылғыларды ғана емес, сонымен қатар хроматографиялық аппаратура мен өлшеу құралдарын шығаратын отандық компания. Бұл ресейлік компания нарыққа енді1994 ж., сол уақыттан бері вакуум өнеркәсібіне арналған жабдықтарды жасап шығарумен айналысады. Оның өнімдері тек Ресейде ғана емес, шетелде де жеткізіледі. Мета-Хром кәсіпорны әрқашан жоғары сапалы өнім шығарады, ионизациялық және термопарлы вакуумметрлер некесіз және бұзылусыз жұмыс істейді. Бұл 90% жағдайда осы өндірушінің өнімдерін тұтынушылар мен сатып алушылардың оң пікірлерімен расталады.

Вакуум өлшегіштерді шығаратын екінші компания - Америка Құрама Штаттарының кәсіпорны MKS Incorporated. Олар сенсорлар мен басқа да өлшеуіш құрылғыларды сататын өз компаниясын ресейлік әріптестерінен әлдеқайда ертерек, 1962 жылы құрды. Бірақ кейін олар мұны өте үстірт жасады. Және толығымен, мұндай жабдықты өндіруші ретінде ол тек 1998 жылдан бастап орналаса бастады. MKS вакуум өлшегіштерді өз елдері үшін жасайды, бірақ біздің отандық компания сияқты олар да аз ғана тасымалдау ақысына өз өнімдерін басқа елдерге жеткізе алады.

Мақалада көрсетілген үшінші өндіруші – Ulvac Technologies. Ол сондай-ақ вакуум өлшегіш сияқты әртүрлі өлшеу құралдарын шығаратын американдық өндіруші болып табылады. Бұл компания 1991 жылы құрылған. Олардың нарығында әрқашан сандық вакуум өлшегіштер мен басқа да өнімдер өз елінде (Америка Құрама Штаттары) және әлемнің басқа елдерінде жеткізіледі.

Қорытынды

Вакуум өлшегіш өте күрделі нәрсе, оны өңдеуді және қысымды дұрыс анықтауды үйрену керек. Бұл мақала барлығын көрсеттібұл сенсорлардың түрлері, олардың тек 10-ға жуығы бар. Бұл автокөлік жүргізушілері мен көлік жөндеушілердің жүксалғышындағы өте маңызды элемент.