ЦИФРОВЫЕ ВАКУУММЕТРЫ

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.

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

Одной из важнейших характеристик изделия является предел измерений, показывающий диапазон чувствительности устройства. Показатель зависит от типа модели. Чем больше предел измерений, тем более универсален прибор.

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;
• 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.