вакуумметр в чем измеряется

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

Вакуумметры – это устройства, которые измеряют относительное давление вакуума, используют подходы, начиная от механического отклонения до измерения слабых электрических токов, вызванных молекулами ионизированного газа. Различные типы датчиков измеряют различные диапазоны давления. Когда давление падает почти до идеального вакуума, более чувствительные датчики измеряют небольшие изменения.

Наиболее распространенный вакуумметр в домашней мастерской измеряет изменения давления воздуха в коллекторе двигателя, когда поршни втягивают воздух в камеры сгорания.

Что вакуумметр измеряет

Что вакуумметр измеряет

Принцип работы и типы вакуумметров

Учитывая широкий диапазон давлений, возникающих при работе процессов в вакуумных печах (ошеломляющие 9 порядков величины), ни один манометр не подходит для всего диапазона возможных уровней вакуума. Как и в случае вакуумных насосов, для правильного охвата всего рабочего диапазона с необходимой точностью и точностью необходимы несколько датчиков.

Принцип работы и типы вакуумметров

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.

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.

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 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.

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, электроконтактные, цифровые, термопарные, ионмизационные 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:

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.

Технические характеристики вакуумметров ТВ

Технические характеристики вакуумметров ТВ

Спецификации для вакуумметров включают в себя:

Как правило, вакуумметры используют классы точности Американского общества инженеров-механиков (ASME) и Немецкого института стандартизации Германии (DIN), стандартизации Германии. Примеры включают классы A, B, C и D, а также класс 1A (полная шкала 1%), 2A (полная шкала 0,5%), 3A (полная шкала 0,25%) и 4A (полная шкала 0,1%). Приборы периодически должны проходить проверку на соответствие стандартизированной точности.

Применение вакуумметров

Системы вакуума используются во многих отраслях промышленности, таких как автомобили, навигация, исследования и разработки, а также в производстве. Они могут использоваться для обеспечения перемещения материалов через систему или для очистки рабочей зоны от загрязняющих веществ. Датчики и инструменты, такие как вакуумметры ВИТ, Мерадат и другие, являются важным компонентом для обеспечения надлежащего функционирования и безопасности системы и оборудования.

Другие типичные области применения включают химические и нефтеперерабатывающие заводы, фармацевтику, морское бурение и добычу, бумажные фабрики, удобрения и т.д.

Источник

Методы измерения вакуума — вакуумметры

Методы измерения вакуума — вакуумметры

Наиболее важной характеристикой газовой среды в вакуумной технике является плотность или молекулярная концентрация газа. Эта величина определяет теплоперенос, сорбционно-десорбционные процессы, воздействие газа на элементы электронных приборов и другие явления. Однако традиционно состояние газа оценивается давлением. Между давлением газа p и молекулярной концентрацией п существует связь: p-V = n ■ k — T

По принципу действия вакуумметры можно свести в следующие классы:

По методу измерения вакуумметры могут быть разделены на абсолютные и относительные.

Абсолютные вакуумметры измеряют непосредственно давление газа, т.е. силу, действующую на единицу поверхности измерительного элемента. Показания абсолютных приборов не зависят от рода газа. К вакуумметрам прямого действия относятся жидкостные, компрессионные и деформационные. Эти приборы перекрывают диапазон от 10 5 до 10 ’2 Па.

Относительные вакуумметры измеряют не само давление, а используют зависимость параметров некоторых физических процессов, протекающих в вакууме, от давления. Они нуждаются в градуировке. Вакуумметры измеряют общее давление газов, присутствующих в вакуумной системе.

К вакуумметрам косвенного действия относят

ся тепловые и ионизационные, которые перекрывают диапазон измеряемых давлений от атмосферного до 10 ’ 10 Па. Большинство вакуумметров состоит из двух элементов: манометрического преобразователя сигнала давления в электрический сигнал и измерительного блока.

В производственных условиях преимущественно используются вакуумметры косвенного действия, которые практически безынерционны, охватывают широкий диапазон давлений и просты в эксплуатации.

Тепловые вакуумметры

Принцип действия термопарных вакуумметров основан на зависимости теплопроводности разреженных газов от молекулярной концентрации (или давления). Передача теплоты происходит от тонкой металлической нити к баллону, находящемуся при комнатной температуре. Металлическая нить нагревается в вакууме путем пропускания электрического тока.

Из курса молекулярной физики известно, что в плотном газе (высокое давление) теплопроводность не зависит от давления.

При понижении давления уменьшается теплопроводность газа, соответственно, возрастает температура подогревателя и увеличивается термо-э.д.с. При низких давлениях, когда средняя длина свободно пробега молекул больше среднего расстояния между нагретым телом и стенками вакуумметра ( А^ d), теплопроводность газа пропорциональна молекулярной концентрации (давлению).

Преобразователь (рис. 23) представляет собой стеклянный или металлический корпус, в котором на двух вводах смонтирован подогрева

тель, на двух других вводах крепится термопара, изготовленная из хро-мель-копеля или хромель-алюмеля. Термопара соединена с подогревателем, который нагревается током, его можно регулировать реостатом и измерять миллиамперметром. Спай термопары, нагреваемый подогревателем, является источником термо-э.д.с., значение которой показывает милливольтметр.

Точность измерения давления термопарным вакуумметром существенно зависит от правильного подбора тока накала подогревателя. Калибровка термопарной лампы (установка тока подогревателя), подбирается таким образом, чтобы стрелка милливольтметра точно совпадала с последним делением шкалы. При этих условиях согласно градуировочной кривой термопарного манометрического преобразователя можно по показаниям милливольтметра определить давление в вакуумной системе.

Измерительное уравнение теплового преобразователя можно записать так:

Из уравнения (1.19) видно, что давление является функцией двух переменных: тока накала нити 1_н и температуры нити Т_Н.

Преимуществом тепловых преобразователей является то, что они измеряют общее давление всех газов и паров, присутствующих в ваку-

Существенным недостатком тепловых вакуумметров является изменение тока накала нити с течением времени, что требует периодической проверки тока накала. Недостатком также можно считать и их относительную инерционность, т.е. задержку отсчета во времени при быстром изменении давления. Существенное влияние на погрешность измерения тепловыми вакуумметрами оказывает колебание температуры окружающей среды.

Электронные ионизационные вакуумметры.

Принцип действия электронных преобразователей основан на ионизации газа электронами и измерении ионного тока, по величине которого судят о давлении.

Ионизация молекул газа производится электронами, эмитируемыми термокатодом и ускоряемыми электрическим полем электрода, на который подается положительный потенциал относительно катода.

1 _{коллектора}. Таким образом, для измерения давления достаточно при заданном электронном токе измерить ионный ток и разделить на постоянную преобразователя.

Чувствительность ионизационных вакуумметров зависит от свойств газа, его температуры, электрического режима и геометрии, то есть

Часть электронов пролетает в пространство между анодной сеткой и коллектором. Так как коллектор имеет отрицательный потенциал отУдельная ионизация зависит от рода газа. Поэтому вакуумметр должен градуироваться отдельно для каждого газа.

Магнитные электроразрядные вакуумметры

Одним из путей, позволяющим сдвинуть границу измерения в сторону более низких давлений, может быть увеличение чувствительности манометра. Для этого необходимо, чтобы электроны проходили в пространстве ионизации по возможности большие расстояния до момента их попадания на коллектор электронов. Тогда вероятность ионизации молекул газа этими электронами значительно возрастает, что приведет к увеличению чувствительности манометра. Наиболее простым способом увеличения длины пути электронов в пространстве ионизации является использование магнитного поля, воздействующего на электроны.

Рассмотрим расположение электродов, предложенное Пеннингом. Принцип действия магнитных преобразователей основан на зависимости тока самостоятельного газового разряда в скрещенных магнитном и электрическом полях от давления. Электродные системы, обеспечивающие поддержание самостоятельного газового разряда при высоком и сверхвысоком вакууме, бывают нескольких видов.

Манометр имеет катод, которым является корпус 1, и анод в виде металлического кольца 2. Вдоль оси анода создается постоянным магнитом 3 магнитное поле с индукцией 0,05-0,2 Тл. Через балластный резистор на анод подается высокое положительное напряжение порядка 2,5-3 кВ.

Разряд поддерживается между анодом и катодами, соединенными электрически и расположенными по обе стороны от анода. Равномерное магнитное поле, параллельное оси системы, препятствует немедленному уходу на анод электронов. Из-за большой длины пути электрона сильно повышается вероятность ионизации даже при низких давлениях газа. Образующиеся в результате ионизации молекул электроны движутся, как и первичные электроны, тоже по спиральным траекториям и в конце концов после совершения актов ионизации попадают на анод. Вторичные электроны, выбиваемые из катода положительными ионами, также участвуют в поддержании разряда. Таким образом, благодаря магнитному полю и специальной конструкции электродов тлеющий разряд поддерживается даже тогда, когда средняя длина свободного пути электронов в газе во много раз превышает расстояние между анодом и катодом, что позволяет измерять низкие и сверхнизкие давления газа.

Недостатки: данные вакуумметры имеют меньшую точность измерения давления, нуждаются в периодической чистке.

Достоинства — простота конструкции и отсутствие горячего катода. Из-за этого вакуумметры могут быть включены при любом давлении.

Источник

Что такое вакуумметр? Что измеряется данным прибором, как он работает, какие разновидности подобных устройств бывают? На все эти, а также другие интересующие вопросы будут предоставлены подробные ответы ниже.

Чтобы контролировать работу вакуумной системы, точно определять уровень давления, изменять его до требуемых показателей, нужно использовать специальные измерительные устройства – вакуумметры. При их создании за основу был взят стандартный манометр. В продаже можно найти различные вакуумметры, которые отличаются по принципу работы, функциональным возможностям. О самых популярных разновидностях измерительных устройств нужно поговорить подробнее.

По принципу действия вакуумметры можно разделить на несколько групп:

Основные сферы применения вакуумметров – транспортный сектор, морская отрасль, строительные работы.

Вакуумметры образцовые – назначение

Вакуумметры образцовые – назначение

Манометры, вакуумметры образцовые, которые имеют условные шкалы ВО, МО, применяются для проверки рабочих измерительных устройств. Их показатели выставляются за эталон. Остальные приборы должны соответствовать показателя образцовых устройств.

Чтобы подтвердить работоспособность, правильность показаний стандартных вакуумметров, должна проводиться проверка:

Любые диагностики вакуумметром должны выполняться с применением образцовых устройств.

Цифровые вакуумметры

Вакуумметры цифровые – современные измерительные приборы, который применяются для замеров уровня разряженных газов в вакуумных системах. С помощью цифровых устройств можно выполнять несколько задач:

Популярность цифровых вакуумметров обуславливается точностью измерения уровня вакуума, надежность, долговечностью, длительным гарантийным сроком. Они постепенно вытесняют другие измерительные приборы с территории крупных промышленных предприятий.

Важно! Для управления устройством можно применять встроенную клавиатуру или считывать показания, вносить корректировку в работу прибора дистанционно с отдельного компьютера.

Вакуумметры Мерадат

Вакуумметры Мерадат Э – измерительные устройства, для получения точной информации об уровне давления разряженного газа. Продукция от этого производителя зарекомендовала себя на рынке как высококачественная, надежная, долговечная, со множеством дополнительных возможностей.

Они могут применяться в различных сферах человеческой деятельности:

Все вакуумметры Мерадат разделяются на 2 типа:

Стрелочные вакуумметры ТВ

На сегодняшний день в продаже можно найти различные датчики для замеров уровня давления в вакууме. Они отличаются друг от друга функционалом, размерами, точностью измерения. Однако, многие покупатели предпочитают стрелочные вакуумметры цифровым устройствам.

Стрелочные вакуумметры ТВ

Высокая популярность стрелочных измерительных приборов заключается в их сфере применения. Она обширнее чем у цифровых моделей. Они подходят для установки ни системы со средним, низким, высоким, сверхвысоким уровнем вакуума.

Еще один важный фактор, который привлекает покупателей – простота конструкции. Стрелочные приборы более надежны, долговечны, они крайне редко ломаются.

Вакуумметры ВИТ

Вакуумметры ВИТ Э – измерительные приборы, которые работают по ионизационно-термопарному принципу. Конструкция состоит из двух частей:

Принцип работы этого датчика заключается в том, что на чувствительную зону передается тепло, с помощью разряженного газа, который исходит от давления. Благодаря этому можно узнать точный уровень вакуума в системе. Огромную роль в получении точной информации об уровне давления играет поток тепла, который проходит через металлическую нить.

Вакуумметры Пирани

Вакуумметры Пирани С – измерительные приборы терморезисторого типа. Он был разработан в начале 20 века ученым М. Пирани. Конструкция подобного устройства представляет собой металлическую нить, которая подвешена трубе. Сама трубка соединяется с общей вакуумной системой.

Принцип работы вакуумметра Пирани заключается в том, что платиновая нить накала погружается в рабочее вещество, забирает от него тепло, когда молекулы оседают на благородный металл. Показатели зависят от показателя теплопроводности, его изменения. Если давление снижается, теплопроводность уменьшается.

Вакуумметры ТВ

Вакуумметры ТВ С – измерительные приборы технического назначения. В продаже можно найти различные модификации, которые отличаются по материалам из которых изготовлены основные детали, корпус. Принцип работы основывается на деформации чувствительного элемента. Деталь, которая изменяет форму, передает информацию на экран измерительного устройства – трубка Бурдона.

Чаще всего вакуумметры ТВ изготавливаются из стали. Внутренние детали, механизмы – из латуни. С их помощью можно измерять избыточное давление в системах с неагрессивными средами.

Другие виды вакуумметров

Другие виды вакуумметров

Помимо описанных выше видов устройств для измерения уровня вакуума существуют менее популярные разновидности:

Правила выбора вакуумметра

Правила выбора вакуумметра

Чтобы выбрать качественный вакуумметр, манометр в специализированном магазине, нужно обратить внимание на ряд факторов:

Говоря о компаниях, которые изготавливают измерительные приборы для вакуумных систем, можно выделить несколько производителей:

Принципы выбора вакуумметра:

Если хочется приобрести качественный, надежный, долговечный вакуумметр. Не нужно экономить. Дешевые модели дают большую погрешность в показаниях, изготавливаются из материалов низкого качества.

При выборе вакуумметра, нужно учитывать при каком температурном режиме он может работать без сбоев, какой диапазон давления доступен для измерения, насколько точные показания устройства нужны. Отдельное внимание уделяется материалам, из которых изготовлен корпус, внутренние части конструкции. Они должны быть устойчивы к длительному воздействию рабочей среды.

Источник

Как пользоваться вакуумметром?

Вакуумметр — полезное устройство, применяющееся автомобильными мастерами и в домашнем хозяйстве. Чаще всего его используют, чтобы измерить изменение давления воздуха в определенной части двигателя. Это позволяет продиагностировать мотор, выявить возможные проблемы и привести автомобиль в порядок.

Содержание

Что это такое

Сперва разберемся, что такое вакуумметр, более подробно. Прибор нужен для того, чтобы измерить относительное давление вакуума. Он бывает разных типов, и каждый из них имеет свои особенности. Один измеряет механические отклонения, второй — слабые электрические токи, третий — еще какой-то показатель. Поэтому в процессе выбора нужно четко понимать, для чего вам нужно это устройство.

Что показывает вакуумметр

Важно понимать, что измеряет вакуумметр. Чаще всего его используют для замеров давления ниже атмосферного. Это позволяет измерить вакуум. Его особенность заключается в том, что давление газа имеет отрицательное значение, из-за чего нужен отдельный прибор для фиксации его показателей.

Устройство дает возможность контролировать давление вакуума в системе. Например, фиксировать изменения в коллекторе автомобильного двигателя. Показатели давления меняются в тот момент, когда поршни всасывают воздух в камеру сгорания. Точные значения очень важны. Они дают понять, правильно ли работает система.

Как работает вакуумметр

Современные устройства просты в использовании и обычно имеют интуитивно понятную конструкцию из двух частей. Первая — опускается в вакуум, чтобы зафиксировать там изменения и передать показания. Ее обычно называют измерительным блоком.

Вторая часть преобразует полученные сигналы в удобный для понимания пользователем вид. Она пересчитывает значения в единицы Па и отображает их на экране, стрелкой или другим способом, в зависимости от типа прибора. Ее обычно называют преобразователем давления.

Обе части работают совместно в одном корпусе. Поэтому как пользоваться вакуумметром, понять несложно. Нужно лишь вставить первую часть в вакуум, который необходимо измерить. На второй части тут же отобразятся показания — вам останется лишь зафиксировать их удобным способом, записав или запомнив.

Типы вакуумметров

В первую очередь важно понять, чем отличается манометр от вакуумметра. Ответ прост — первый прибор позволяет замерять лишь положительное давление. Поэтому во многих случаях он не подходит. Вакуумметр наоборот, позволяет фиксировать отрицательное давление.

Тем не менее, устройство все равно не универсально. Разные типы позволяют замерять различные диапазоны значений. Поэтому нельзя приобрести один прибор и решить с его помощью абсолютно любую задачу, связанную с измерением отрицательного давления.

Ниже рассмотрены самые распространенные типы устройств.

Механические

Отличаются своим строением. Всегда имеют изогнутую трубку из металла, которая и подсоединяется к участку с вакуумом. Принцип работы механических моделей примитивен. Когда давление в трубке уменьшается, изменяется сила, с которой натянута пружина. Она, в свою очередь, связана с циферблатом. Соответственно, когда давление меняется, передвигается и позволяет зафиксировать показания стрелка.

Электрические

Имеют такой же принцип действия, как и механические. Однако дополнены электродатчиком. Этот прибор преобразует полученные данные в цифровые значения, а затем передает их на экран. Особенностью устройств также является необходимость их периодической калибровки.

Тепловые и ионные

Более сложные устройства, применяющиеся, когда нужно замерить очень низкие показатели. Тепловые разновидности определяют, когда газ начинает постепенно терять способность рассеивать тепло. Это свидетельствует об изменении давления, которое и фиксируется прибором.

Ионные работают еще более точно, замеряя самые низкие возможные показатели давления в вакууме.

Автомобильные

Самый распространенный тип устройств, которые обычно и применяются автомобильными мастерами. Они удобны в применении и позволяют не тратить много времени на замеры, поскольку отображают результат измерений мгновенно.

Автомобильные вакуумметры позволяют понять, стабильно ли давление вакуума. Именно таким оно должно быть во время холостого хода двигателя. Если показания скачут — значит, есть проблема со шлангами или утечками клапанов.

Также вакуумметры делятся по типам дисплеев и циферблатов, но тут выбор уже касается удобства и привычки конкретного пользователя, поэтому ориентироваться нужно на собственные предпочтения.

Источник