Vákuum mérése 1
gazdálkodás technológiai folyamatok általában.
Mi nyomás? A vákuum mérés?
A nyomás általában annak a ténynek köszönhető, hogy a molekulák egy gáz vagy folyadék hatással vannak a környezetre? Általában ez az érfal. Értéke függ az erőssége támadások egy bizonyos területen; így vannak olyan egységek: font per négyzethüvelyk.
Az arány közötti nyomás (p) és az erő (F) és a terület (A) képlet által meghatározott:
És ez a képlet működtetjük vákuum dimenziója (például a külső tér), és mérjük a felesleges (hidraulikus rendszerek), mint például vákuum .chto? Ez a meghatározás nem pontos, de általában úgy érteni, hogy az al-légköri nyomás. Nem kell külön egység.
Egy másik meghatározás közötti különbség a nyomás és a vákuum - ez az ipar, hogy használni, és termel berendezések mérésére vákuum és nyomás. Általánosságban, ha az erő a falakon a tartályban elegendő ahhoz, hogy a mérési közvetlenül, meg kell foglalkozni nyomás mérés, de ha az erő túl kicsi, és kell levezetni közvetetten, vagyunk a területén vákuum mérésére.
Abszolút és relatív mérése vákuum
A mért nyomás skálán, amely a nulla értéket, mint a referencia pont, a továbbiakban abszolút nyomás. Légköri nyomást gyakorol a földfelszín változó, de körülbelül 10 5 Pa (1000 mbar). Ez az abszolút nyomás, mert viszonyítva fejezik ki a nulla.
Az érzékelő szánt nyomás mérésére, kifejezve a légköri nyomáshoz képest, és így mutatja a nulla, ha annak mérési port tartalmaz molekulákat légköri nyomáson. A méréseket végezzük ismert egy ilyen érzékelő nyomás mérésére a relatív módban. Ily módon a különbség értéke közötti abszolút nyomás, és a felesleges érték egy változó érték kívül:
Abszolút felesleges + = a légköri.
Ahhoz, hogy elkerüljük a súlyos hibákat, fontos tudni, hogy milyen vákuum mérési mód használatos: abszolút vagy relatív. Megjegyezzük, hogy a referencia-vonal a kalibrációs mérési mód nem egy egyenes vonal, amely szemlélteti a variabilitás a légköri nyomást.
Mértékegységeket és a vákuum nyomás
Sajnos, a vákuum és nyomás mérés, sok egységek jelentős kihívást jelent mind a kezdők és a tapasztalt szakemberek. Szerencsére az élet könnyebbé válik, mint az elavult és rosszul meghatározott egységek javára eltüntették az SI egységek.
Sok régi egységek nyilvánvaló gyakorlati és történelmi gyökerei; Például, egy egységet inch vizet használtunk, mint a víz oszlop nyomása mértük, a felső felülete, amely látható inch méretű. Kezdetben, vákuum mérési pontosság szükséges ilyen rendszerek összhangban van meglehetősen durva módszerekkel vákuum mérési, és senki sem aggódott, hogy a víz forró vagy hideg. Mivel a technológiai igények szükségessé tette a további következetes méréseit. Matematikai modellek mérőműszerek jelentősen javultak. Például, az egyik a hagyományos rendszerben mérési higany barométer vákuum készült tágulása közötti különbség higanyoszlop, az üveg, amelyből az oszlop készült, sárgaréz, amelyből a skála előállított, és az acél tartály. Azonban még az átdolgozott meghatározásokat és a kapcsolódó matematika, sok hagyományos egységeket nem lehet használni keretében a modern technológia.
SI mértékegység
SI mértékegység - pascal, Pa rövidített neve adott nyomáson egy Newton négyzetméterenként (N / m 2). Bár könnyű elképzelni egy négyzetméter, egy newton nehezebb, de ez nagyjából megegyezik a lefelé ható erő a kéz, amikor kezében egy kis alma (ha a tulajdonos nem áll a Föld felszínén!) Ami a mindennapi életben, az egyik pascal egy nagyon kis mennyiségű a légköri mintegy 100 000 Pa. Alján a serpenyő vízzel töltött, nyomás miatt a vízmélység körülbelül 1000 Pa, több, mint a víz felszínén. Annak elkerülése érdekében, a használata nehézkes számok 103 és 0,001-szeres előtagok vannak hozzárendelve, úgy, hogy, például, 100,000 Pa (105 Pa) felírható 100 psi vagy 0,1 MPa.
Vakuumi mérése és átalakítása
A kapcsolat a Pascal és néhány más egységek jelennek meg a táblázatban, de vegye figyelembe, hogy nem mindenki lehet, vagy lehet pontosan kifejezve. Felső index római számokkal a táblázatban az megállapítja, hogy kövessük.
Vákuum mérési módszerek
A mérő eszközök vákuum alkalmazásával számos teljesen más elvek. Néhányan közülük alapvető jellegét, például mérése a folyadékoszlop ismert sűrűségű magasságban. Az egyik ilyen példa egy olyan higany barométer, amelyben légköri nyomás lehet egyensúlyban higanyoszlop. Bővítése ezt az elképzelést alkalmazásra nagy nyomások - a fém súlyok eljárva terület felett, ismert, hogy a teljesítmény, és nem a súlya a folyadék.
Vákuum gyakran meg lehet határozni, hogy mérjük a mechanikus deformáció az érzékelő elem, amely rugalmas alakváltozáson megy át, ha a nyomáskülönbség megváltozik annak felületén. Mechanikus alakváltozás lehet megvalósítani és módokon értelmezhető. Az egyik leggyakoribb típusú mozgó mechanikus tagok egy rugalmas membrán. Egy másik példa egy Csőrugós, ahol a belső nyomás erők kiegyenesíteni hajlított csövön.
Az ilyen mechanikus deformáció lehet kimutatni számos módon: egy sor mechanikus karok közvetlenül megjeleníti a törzs mérési ellenállás nyúlásmérő, kapacitív mérési, frekvencia változik a rezonáló elem húzó vagy nyomó, stb ..
Amikor a mély vákuum, és így a mechanikai alakváltozás túl rövid a vákuum mérésére, közvetett eszközök alkalmazásával, amelyek mérik a fizikai tulajdonságok, például hővezetés vagy ionizációs viszkozitást, amely függ az számsűrűségét molekulák.
Az egyik legkorábbi módszerek vákuum mérés, és még mindig az egyik a legpontosabb ma, az, hogy a folyadékoszlop képes kiszorítani a folyadékot a csövön.
Nyomásmérő az ábrán látható, lényegében kitölti egy U-alakú cső folyadékkal, ahol a függőleges szétválasztása felületek folyékony mértékét adja meg a nyomáskülönbség. A szinten nulla pont d; nyomás L, van elrendezve a folyadék fölé, valamint a p2 nyomás a cső tetején. Egyensúlyban a fűtés támogatják felfelé irányuló nyomást p1. amely áthalad a folyadékot a másik szár.
P1 nyomás az alsó felületen a folyadék úgy definiáljuk, mint:
Amennyiben h - a függőleges magassága a folyadékoszlop szintje felett nulla pont, P folyadék sűrűsége, g - a helyi értéke a gravitációs gyorsulás. Ha a felső cső csatlakozik a légkörben (légköri nyomás = p2), P1 a nyomásmérő; Ha a felső vákuumcső (T. E. P2 = nulla), akkor p1 az abszolút nyomás, és az eszköz válik barométer.
Mercury, a víz és az olaj használják a különböző minták nyomtáv, bár célokra légköri mindig higany; A sűrűsége több mint 13-szerese a víz sűrűségének vagy olaj, ezért szükség van egy sokkal rövidebb húr. Mintegy 0,75 m, a légköri nyomás mérésére. higany sűrűsége is szignifikánsan stabilabb, mint a sűrűsége egyéb folyadékok.
Mérés vákuum deformációja a rugalmas elem.
Amikor nyomást fejtünk ki a deformáló elem, akkor mozog. Létrehozásához a mozgás a nyomásérzékelő kicsinek kell lennie ahhoz, hogy továbbra is a rugalmassági határát az anyag, de elég nagy ahhoz, hogy kimutatható megfelelő felbontás. Ezért, a vékony, rugalmas alkatrészeket használnak alacsonyabb nyomáson, míg a magasabb nyomások - merevebb. Számos módszer használható, hogy meghatározzuk, mennyire térnek. Ezek változnak a mechanikai erősítés által termelő látható eltérést mutató elektronikus kimutatási módszerek.
A következő eszközök nem tartalmazzák az összes típust, de ezek általában széles körben használják az iparban.
Membrán. rögzítve egy merev alap, lesz kitéve egy erő, ha az egyes oldalon van egy nyomáskülönbség. Aperture könnyebb gyártani kerek, de más alakok is lehetségesek. A különbség hatására lehajlás a membrán maximális eltérés a központban, és ez a lehajlás mérhetjük különböző mechanikai és elektronikus érzékelők. Mivel a középső eltérített, a membrán felülete is feszült, és mutathatnak, egyrészt, nyomófeszültség körül a külső széle és a húzófeszültség körül a központi része a rekeszizom. Ez a konfiguráció a stressz lehet detektálható nyúlásmérő, és ettől az lehet számítani a vákuum.
A kapszulák. A kapszulák készülnek lényegében két membrán csatlakozik a külső szélei. Az egyik a központi armatúra, amelyen keresztül egy nyomás és elmozdulása a központ a membrán van jelen a másik határozza meg az első érzékelő bizonyos típusú. Nyilvánvaló, hogy a hatás a két membrán működő sorozat, megduplázása az eltérés.
Bellows. Nincs egyértelmű különbséget a harmonika és a kapszula, de jellemzően már több harmonika szakaszok egymás rakott egymásra, általában a bordák kis átmérőjéhez képest. A harmonika is hengerelt ki a cső öntéssel vannak kialakítva, vagy kialakított hegesztett elemek.
Vannak különböző minták, de a tipikus formája egy zárt cső, amelynek ovális keresztmetszetű, ívelt a hossza mentén. Amikor a cső nyomás alatt van, a kiegyenesedni igyekszik, és az érzékelő érzékeli ezt a mozgást. Úgy lehet őket megtervezni, hogy működtetni széles tartományban, valamint a nyomtáv, abszolút és differenciál módok. Elérhető egyszerű «C» - alakú, spirális és spirális típusok. Elektronikus kimutatására mozgás végéhez általában spirál kvarc eszközök.
vákuum mérések mérésével hővezetési
Használhatja az energiaátadás a forró drót segítségével a gáz mérésére vákuumot. Hő át a gáz által ütközés a molekuláris huzal, azaz hővezető, és a hőátadás sebessége függ a hővezető képessége. Így a pontossága ezen eszközök nagymértékben függ a gáz összetételét. A mély vákuumban régióban, ahol van egy molekuláris áramlás (Knudsen szám nagyobb, mint 3, ahol Knudsen szám = közepes szabad úthossz / jellemző dimenziója a rendszer), a hőátadás arányos vákuum. Ha a molekulák száma növekszik, a gáz egyre sűrűsödnek, a molekulák elkezdenek egymással ütköznek gyakrabban. Ebben az úgynevezett átmeneti áramlási régiót (vagy Slip Stream, 0,01 <число Кнудсена <3) простая пропорция теплоотдачи к давлению не действительна. При еще более высоких давлениях (число Кнудсена <0,01) теплопроводность практически не зависит от него. Здесь конвекционное охлаждение горячих поверхностей обычно является основным источником теплообмена.
Hőveszteségét a huzal (jellemzően 5 és 20 mikron) közvetlenül meghatározható útján Wheatstone-híd áramkör, amely fűti a drótot, és mérjük annak ellenállását, és így annak hőmérséklete. Két fő típusa fűtőelemek. Hagyományos és sokkal gyakoribb konfigurációja, amelyben egy vékony fém vezetékek, szuszpendáljuk a mérőfej. Egy másik konfiguráció - sú szerkezetű, jellemzően szilícium bevont vékony fémréteg, mint például a platina. Egy tipikus konfigurációban, a vékony fémhuzal van felfüggesztve legalább egyrészt, elektromosan elszigetelt a mérőfej és érintkezésben van a gáz. Volfrám, nikkel, irídium vagy platina lehet használni huzal. A huzal elektromosan van hevítve, és a hőátadás elektronikusan mérjük. Három általános működési módszerek: A módszer állandó hőmérséklet, a híd egy állandó feszültségű és állandó áram hidat. Mindezek a módszerek közvetve méri a hőmérsékletet a vezeték ellenállása. A fő hátránya a Pirani érzékelő erős függőség a gáz összetételét és azok korlátozott pontosságú. Reprodukálhatósága Pirani szelvények általában elég jó, amíg amíg a súlyos környezetszennyezés. Pirani vákuum érzékelők mérési tartomány körülbelül 10-2 Pa 105 Pa, de a legjobb teljesítményt általában kapunk körülbelül 0,1 Pa és 1000 Pa.
Ionizációs vákuum mérése érzékelők
Amikor a vákuum a rendszerben alatt van körülbelül 0,1 Pa (10 -3 mbar), a közvetlen mérési módszerek alkalmazásával vákuum jelenti, mint például membránszivattyú vagy eltérést mérési gáz tulajdonságaira, mint a termikus vezetőképesség már nem lehet könnyen alkalmazni. Ezért szükséges, hogy igénybe technikák, amelyek elsősorban jelen számolja meg a gázmolekulák, azaz. E. méri sűrűsége helyett vákuumot. A gázok kinetikus elméletét egy adott gáz hőmérséklete a T egy ismert P nyomást közvetlenül kapcsolódik száma sűrűség n keresztül egyenletet (a határ az ideális gáz):
Amennyiben egy - állandó. Az egyik legkényelmesebb mérési módszereket sűrűsége a használata bizonyos módszerek a gáz ionizációja molekulák és az azt követő gyűjtemény a ionok. A legtöbb gyakorlati vákuum érzékelők elektronok közepes energia (50 eV és 150 eV) használják ionizáció. A kapott ionáram közvetlenül kapcsolódik a vákuum és így a kalibrációs végezhető. Az utolsó állítás igaz csak azzal a végső nyomás tartomány, amely meghatározza az üzemi tartományban a műszer. A felső nyomás határérték elérésekor, amikor a gáz sűrűség elegendően nagy, hogy létrehozásakor ion jelentős valószínűséggel kölcsönhatásba lépő molekulák a semleges gázt és a szabad elektronok a gáz, úgy, hogy az ion maga semlegesített és nem éri el a kollektor, gyakorlati okokból, a tipikus laboratóriumi rendszerekben vagy ipari üzemek lehet venni, mint 0,1 Pa (10 -3 mbar).
Az alsó határ az a vákuumnyomás érhető el, ha az elektromos szivárgási áram a mérőfej vagy mérőelektronikák lesz összehasonlítható a mért ionáram, vagy amikor egy másik, a fizikai hatása (például, a hatása az idegen ray) hatására a előfordulása ennek aktuális érték. A legtöbb érzékelők leírt Guide, ezek a határok kisebb, mint 10 -6 Pa (10 -8 mbar).
Az alapvető egyenlete az ionizációs szelvény kalibrálás:
Ic - ionáram K - állandó, amely a valószínűsége ionizációs gázmolekulák bármilyen eszközzel, illetve a valószínűsége elkülönítjük a kapott ion n - a sűrűsége gázmolekulák Ie - ionizáló elektron áram.
Annak a valószínűsége, ionizációs gáz molekula számos tényezőtől függ, így az ionizációs érzékelő érzékenysége különböző értékeket különböző típusú gáz. A legtöbb gyakorlati vákuum érzékelők használható elektronikus hatása a gáz ionizációja molekulák, és ez lehet elérni egyszerűen „forráspont” az elektronokat az izzószál izzó huzal és vonzza őket, hogy bármilyen e-mail fejléc. Ezután, ionok vonzódnak a kollektor. Sajnos, a valószínűsége, ionizációs elektron gázmolekulák olyan kicsi egy menetben kalibráló standard méretű, meg kell növelni a hossza útját az elektronok, és ezáltal növeli annak valószínűségét, hogy bármely egyszeri elektron teremt ion.
Két módszert általánosan használják. A kalibrációs érzékelő izzókatóddal ionizációs elektronok termelt forró izzószál, vonzódnak a rács, készült egy nagyon vékony drót és egy pozitív elektromos potenciált. Mivel a rács nyitva van, van egy nagyon nagy a valószínűsége, hogy az elektron áthalad a háló és nem ütközik a vezetéket. Ha a háló körül a képernyőn negatív elektromos potenciál, az elektron bekerülnek a képernyőn lesz vonzza vissza a hálózatba. Ez a folyamat akkor fordulhat elő többször, mielőtt végül elektron a hálóba. Ennek eredményeként nagyon hosszú pályája elektronok lehet elérni, kis mennyiségben. Ezzel szemben, ionok vonzódnak közvetlenül a kollektor.
A ionizációs a hidegkatódos lámpa nélkülözik a forró izzószál és kombinációját használja az elektromos és mágneses mezők. Bármilyen elektron körül forognak a mágneses erővonalak, mielőtt végül összeszerelik a pozitív töltésű anód. Tény, az úthossz lesz olyan nagy, és a valószínűsége, ionizáció olyan nagy, hogy megkezdése után kell megállapítani önfenntartó gázkisülés, azzal a megkötéssel, hogy az ionok is gyorsan elmozdul a kollektor terület ion kisülési.
Kiválasztási eszköz vákuummérés
Mielőtt kiválasztja a készülék vákuum mérésére és meghatározzák a megfelelő szállító, fontos megállapítani a kiválasztási kritériumokat. Ezek közé tartozik számos tényező, és ez a szakasz célja, hogy a potenciális felhasználók számára, hogy a választás.
Mélysége vákuum mérések