Вакуумметр: что это за прибор, как работает, виды вакуумметров, технические характеристики и применение

Содержание:

1. Что такое вакуумметр
2. Типы вакуумметров и их принцип работы
3. Типы дисплея и шкалы образцовых вакуумметров
4. Как выбрать вакуумметр
5. Где и как его использовать
6. Техническое обслуживание и уход

Что такое вакуумметр

Что такое вакуумметр

Вакуумметр — это измерительный прибор, предназначенный для определения давления ниже атмосферного (вакуумного) в различных замкнутых системах. Вакуумметры используются в самых разных областях — от научных лабораторий до промышленных установок, где требуется контроль и поддержание определенного уровня вакуума. Вакуумные системы важны для процессов, связанных с нанесением покрытий, производства полупроводников, химических реакций и многих других.

Типы вакуумметров и их принцип работы

Разные типы вакуумметров по-разному работают — в зависимости от используемых датчиков. Рассмотрим принципы действия механических, электронных, тепловых и ионных датчиков манометр-вакуумметров. Также упомянем автомобильные вакуумметры.

Типы вакуумметров и их принцип работы

Механические датчики

Этот подход к измерению вакуума использует изогнутую металлическую трубку, соединенную с источником вакуума. Когда давление в трубке падает, наконечник сгибается и перемещает волосок. Изменение натяжения пружины смещает иглу вдоль грани калиброванного циферблата.

Другие механические датчики используют герметичную воздушную камеру, отделенную от источника вакуума диафрагмой. Когда давление падает, диафрагма расширяется. Механическая система преобразует движение диафрагмы в показание циферблата.

Механические вакуумметры также могут соединять циферблатные дисплеи с герметичными капсулами, которые расширяются при падении давления в окружающей камере.

Электрические датчики

Используя ту же систему герметичной камеры и движущейся диафрагмы, электрические датчики преобразуют движение диафрагмы в изменения емкости или индуктивности, отображаемые на аналоговых или цифровых показаниях. Электрическая пластина, прикрепленная к диафрагме и расположенная параллельно неподвижной пластине, образует простой конденсатор, который накапливает электрический заряд в открытом пространстве между ними.

Когда изменения давления воздуха перемещают пластину диафрагмы, емкость изменяется. Катушки, расположенные аналогичным образом, изменяют индуктивность при изменении расстояния между ними, что приводит к различию напряжения, которое можно прочитать. Калибровка требует сравнения с уже известным показателем точности.

Тепловые и ионные измерители

Тепловые или ионные датчики измеряют наименьшие изменения давления в самом низком из вакуума. Тепловые датчики обнаруживают изменения в способности газа рассеивать тепло. Когда давление падает, газ проводит тепло менее эффективно. Когда медный провод нагревается, его электрическое сопротивление возрастает, поэтому изменения сопротивления, когда подводимая мощность остается постоянной, обнаруживают незначительные изменения давления воздуха.

Ионные детекторы измеряют еще меньшие давления, используя заряженные пластины, чтобы пускать электроны через вакуум. Любые оставшиеся молекулы газа, пораженные электронами, вырабатывают электрический заряд и перетекают на пластину ионного коллектора, вызывая измеримый электрический ток, который изменяется с падением числа доступных молекул газа.

Ярким примером таких устройств являются вакуумметры ионизационно-термопарные.

Автомобильные вакуумметры

Дроссельная заслонка карбюратора ограничивает количество воздуха, которое смешивается с топливом двигателя. Это вызывает низкое давление между дроссельной заслонкой и клапанами, которые пропускают воздух в поршневые камеры. Автомобильные вакуумметры, подключенные к коллектору, считывают вакуум в дюймах ртути, измеряя атмосферное давление. Вакуум ниже 3 дюймов во время запуска означает плохое сжатие и возможное износ поршневых колец.

Колебание давления вакуума на холостом ходу может привести к утечке клапанов в одном или нескольких цилиндрах. Постоянный вакуум указывает на то, что все цилиндры работают одинаково. Дополнительное трение длинных шлангов вакуумметра гасит тонкие сдвиги давления. Треснувшие или извитые шланги также вызывают ложные показания.

Это основные категории вакуумметров, которые дополнительно делятся на стрелочные — механические приборы с аналоговой шкалой и стрелкой, которая оказывает уровень давления; электроконтактные, цифровые, термопарные, ионизационные и другие типы.

Типы дисплея и шкалы образцовых вакуумметров

Типы дисплея и шкалы образцовых вакуумметров

Вакуумметры имеют дисплей, позволяющий пользователю контролировать давление вакуума в системе. Типы дисплеев включают в себя:

• Аналоговые. Аналоговые измерители - это простые визуальные индикаторы с использованием циферблата.
• Цифровые счетчики. Цифровые счетчики - это визуальные индикаторы с цифровыми клапанами.
• Катодно-лучевая трубка (КЛТ). КЛТ обычно встречаются в компьютерных мониторах.
• Жидкокристаллический дисплей (ЖКД) - жидкокристаллические дисплеи представляют собой полупроводниковые источники света, использующие электроны, которые рекомбинируют с электронными отверстиями внутри устройства и выделяют энергию в виде фотонов.
• Многострочный видеодисплей - видеодисплей позволяет пользователю просматривать и записывать прямые трансляции изменений давления в системе.

Бывают устройства с одной шкалой, которые отображают давление только в одном наборе единиц. Устройства с двумя шкалами отображают давление в двух наборах единиц на одной поверхности циферблата.

Как выбрать вакуумметр

Как выбрать вакуумметр

При выборе вакуумметра важно учитывать следующие аспекты:

• Диапазон измеряемого давления. В зависимости от требований вашей системы, выбирайте вакуумметр, который работает в нужном диапазоне давлений. Например, для измерений в среднем вакууме подойдут термопарные вакуумметры, а для высоковакуумных приложений — ионизационные.
• Точность измерений. В зависимости от специфики задачи, вам может понадобиться высокоточный вакуумметр, например, ртутный или ионизационный.
• Условия эксплуатации. Учитывайте рабочую среду, включая температуру, наличие агрессивных газов и вибраций, что может повлиять на выбор типа вакуумметра.
• Тип газа. Некоторые вакуумметры могут давать разные показания в зависимости от типа измеряемого газа, поэтому важно учитывать, с каким газом будет работать прибор.

Где и как его использовать

Вакуумметры находят применение в различных отраслях:

• Используются в полупроводниковой промышленности для контроля вакуума в процессе производства микрочипов.
• Применяются в вакуумных системах медицинского оборудования, таких как стерилизаторы и аспираторы.
• Вакуумметры необходимы для мониторинга процессов в реакторах и других установках.
• Вакуумные приборы используются в различных экспериментальных лабораторных установках для создания и контроля вакуума.

Где и как его использовать

Правильное использование вакуумметра зависит от соблюдения всех инструкций производителя, правильной установки и периодического контроля точности прибора.

Техническое обслуживание и уход

Для поддержания вакуумметра в рабочем состоянии требуется регулярное техническое обслуживание:

• Регулярная калибровка прибора необходима для обеспечения точности его показаний.
• Вакуумметры, особенно те, что работают в загрязненной среде, требуют регулярной очистки, чтобы избежать накопления загрязнений, которые могут повлиять на точность измерений.
• Регулярная проверка герметичности соединений и самого прибора поможет избежать потерь вакуума и поддерживать точные измерения.
• Со временем некоторые элементы вакуумметра, такие как уплотнители или чувствительные элементы, могут изнашиваться и требуют замены.

Регулярное обслуживание вакуумметра обеспечит его долговечность и высокую точность, что критически важно для успешного выполнения задач в любой области применения.