Термоэлектрические вакуумметры
Вакуумметры Пирани, также известные как термоэлектрические вакуумметры, используют принцип изменения электрического сопротивления нагретого проводника в зависимости от давления газа в вакуумной системе.
Основным элементом вакуумметра Пирани является нагретый проводник, обычно из вольфрама, платины или никеля-хромового сплава. Когда проводник нагревается до определенной температуры, его сопротивление меняется в зависимости от количества газа вокруг него. При достаточно высоком давлении газа молекулы сталкиваются с проводником и отводят тепло от него, что приводит к увеличению его сопротивления. При понижении давления газа столкновения молекул с проводником становятся реже, что приводит к снижению его сопротивления.
Изменение сопротивления проводника измеряется и преобразуется в соответствующий показатель давления с помощью электронной схемы. Вакуумметры Пирани обычно имеют диапазон измерений от 10% атмосферного давления до 0,1 Па и могут обеспечивать точность измерений 20–50% от показания.
Вакуумметры Пирани имеют простую конструкцию, надежны и долговечны. Они также обладают хорошей чувствительностью и быстрым откликом на изменения давления. Они могут быть чувствительны к загрязнению проводника, что может привести к снижению точности измерений.
| Класс герметичности и чувствительности | Диапазон пороговой чувствительности системы контроля (м·Па/с) | Способ контроля | Требования, предъявляемые к изделию при подготовке и проведении контроля герметичности | Испытательное давление контрольной среды | ||
|---|---|---|---|---|---|---|
| Осушка изделий нагревом, °С | При вакуумировании | Па (абсолютное) | кгс/см² (абсолютное) | |||
| I | От 5·10⁻¹¹ до 5·10⁻¹⁰ | Термовакуумный | - | От 380 до 400 | ≥ 2·10⁴ | ≥ 1 |
| Гелиевой (вакуумной) камеры | От 250 до 300 | - | ≥ 1·10⁵ | - | ||
| Гелиевого щупа | - | - | ≥ 5·10⁶ | ≥ 50 | ||
| II | От 5·10⁻¹⁰ до 5·10⁻⁹ | Гелиевой (вакуумной) камеры | От 250 до 300 | От 250 до 300 | 1·10⁵ ≥ Р ≥ 0,2·10⁵ | 1 ≥ Р ≥ 0,2 |
| Гелиевого щупа | - | - | 5·10⁶ ≥ Р ≥ 6·10⁵ | 50 ≥ Р ≥ 6 | ||
| Обдува гелием | - | - | - | - | ||
| Люминесцентно-гидравлический | Не требуется | - | ≥ 2·10⁷ | ≥ 200 | ||
| III | От 5·10⁻⁹ до 5·10⁻⁷ | Гелиевой (вакуумной) камеры | От 150 до 200 | От 100 до 120 (выдержка от 7 до 8 Па ≥ 1 ч) | 0,2·10⁵ | 0,2 |
| Гелиевого щупа | - | - | 2·10⁵ | 2 | ||
| Обдува гелием | - | - | - | - | ||
| Пневматический | - | - | 2·10⁶ | 20 | ||
| Опрессовки замкнутых оболочек | Не требуется | - | ≥ 1·10⁶ | ≥ 10 | ||
| Люминесцентно-гидравлический | - | - | 2·10⁶ ≥ Р ≥ 2,5·10⁵ | 200 ≥ Р ≥ 25 | ||
| IV | От 5·10⁻⁷ до 5·10⁻⁶ | Гелиевой (вакуумной) камеры | От 80 до 100 | От 10 до 30 (выдержка от 7 до 8 Па ≥ 2 ч) | 0,2·10⁵ | 0,2 |
| Гелиевого щупа | - | - | 1,5·10⁵ | 1,5 | ||
| Обдува гелием | - | - | - | - | ||
| Галогенного щупа | - | - | 5·10⁵ | 5 | ||
| Пневматический | - | - | 2·10⁶ ≥ Р ≥ 2·10⁵ | 20 ≥ Р ≥ 2 | ||
| Гидравлический | Не требуется | - | 2·10⁶ | 20 | ||
| Люминесцентно-гидравлический | - | - | 2,5·10⁶ ≥ Р ≥ 6·10⁵ | 25 ≥ Р ≥ 6 | ||
| Гидравлический с люминесцентным индикаторным покрытием | - | - | 3·10⁶ ≥ Р ≥ 6·10⁵ | 30 ≥ Р ≥ 6 | ||
| V | От 5·10⁻⁶ до 5·10⁻⁴ | Гелиевой (вакуумной) камеры | Не требуется | - | 0,2·10⁵ | 0,2 |
| Гелиевого щупа | - | - | 1,2·10⁵ | 1,2 | ||
| Пневматический | - | - | 1,2·10⁵ | 1,2 | ||
| Гидравлический | Не требуется | - | 2·10⁶ ≥ Р ≥ 2·10⁵ | 20 ≥ Р ≥ 2 | ||
| Люминесцентно-гидравлический | - | - | 6·10⁶ ≥ Р ≥ 2·10⁵ | 6 ≥ Р ≥ 2 | ||
Ионизационные вакуумметры
Ионизационные вакуумметры, также известные как ионизационные датчики давления, используют принцип ионизации газа для измерения давления в вакуумной системе. Они работают на основе того, что при понижении давления газа уменьшается число атомов, способных подвергаться ионизации. Основным элементом ионизационного вакуумметра является вакуумный диод или триод. В этом диоде на анод подается положительное напряжение, а на коллектор – большое отрицательное напряжение. Газ в вакуумной системе проникает через порт в пространство между анодом и коллектором.
При относительно высоком давлении газа происходит столкновение его молекул с электродами, что приводит к ионизации газа. Ионы, образованные при этом процессе, ускоряются в электрическом поле между анодом и коллектором и достигают коллектора, создавая ионизационный ток. Этот ионизационный ток пропорционален давлению газа в вакуумной системе.
Ионизационные вакуумметры обладают рядом преимуществ. Они имеют широкий диапазон измерений, обычно от высокого вакуума 10-5 Па до форвакуумного давления 0,1 Па, с точностью 20–50% от показания. Они также обладают высокой чувствительностью и быстрым откликом на изменения давления. Кроме того, они могут работать в широком диапазоне температур.
Однако у ионизационных вакуумметров есть и некоторые ограничения. Они чувствительны к различным газам, поэтому для каждого газа требуется отдельная калибровка. Также они могут быть подвержены эффекту поглощения газа на электродах, что может привести к снижению точности измерений. Кроме того, они могут быть чувствительны к магнитным полям и требовать специальных мер предосторожности при установке и эксплуатации.
Мембранно-ёмкостные вакуумметры
Данные деформационные вакуумметры, используют принцип изменения емкости мембраны под воздействием давления газа в вакуумной системе. Основным элементом мембранно-ёмкостного вакуумметра является тонкая металлическая мембрана, обычно из нержавеющей стали или титана. Мембрана закреплена по периметру и может быть выпуклой или вогнутой. Когда на мембрану действует давление газа, она начинает деформироваться, что приводит к изменению ее емкости.
Изменение емкости мембраны измеряется с помощью электронной схемы, которая определяет изменение емкости и преобразует его в соответствующий показатель давления. Мембранно-ёмкостные вакуумметры обычно имеют диапазон измерений 1000 мбар – 20 Па, 100 мбар – 2 Па, 10 мбар – 0,2 Па и могут обеспечивать точность измерений до 2,5% от показания.
Мембранно-ёмкостные вакуумметры устойчивы к агрессивным условиям и имеют компактную конструкцию, что делает их легкими в установке и использовании. Они также обладают высокой чувствительностью и быстрым откликом на изменения давления. Кроме того, они не требуют калибровки для различных газов и могут работать в широком диапазоне температур.
Данные датчики чувствительны к механическим повреждениям мембраны и вибрациям.
Каждый тип вакуумметра имеет свои преимущества и ограничения, и выбор конкретного типа зависит от требований конкретного приложения. Важно выбрать подходящий вакуумметр с учетом требуемой точности измерений, диапазона измерений и условий эксплуатации.
Калькулятор перевода давления
Результат:
Введите данные и выберите единицы для перевода.
Таблица перевода давления
| Единица | мбар | Па | дин·см-2 | атм | мм рт. ст. | дюйм рт. ст. | микрон | см вод. ст. | кгс·см-2 | фунт·дюйм-2 | фунт·фут-2 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| мбар | 1 | 102 | 103 | 9.87·10-4 | 0.75 | 2.953·10-2 | 7.5·102 | 1.02 | 1.02·10-3 | 1.45·10-2 | 2.089 |
| Па | 10-2 | 1 | 10 | 9.87·10-6 | 7.5·10-3 | 2.953·10-4 | 7.5 | 1.02·10-2 | 1.02·10-5 | 1.45·10-4 | 2.089·10-2 |
| дин·см-2 | 10-3 | 0.1 | 1 | 9.87·10-7 | 7.5·10-4 | 2.953·10-5 | 7.5·10-1 | 1.02·10-3 | 1.02·10-6 | 1.45·10-5 | 2.089·10-3 |
| атм | 1013 | 1.01·105 | 1.01·106 | 1 | 760 | 29.92 | 7.6·105 | 1.03·103 | 1.033 | 14.697 | 2116.4 |
| мм рт. ст. | 1.33 | 1.33·102 | 1.33·103 | 1.316·10-3 | 1 | 3.937·10-2 | 103 | 1.3595 | 1.36·10-3 | 1.934·10-2 | 2.7847 |
| дюйм рт. ст. | 33.86 | 33.9·102 | 33.9·103 | 3.342·10-2 | 25.4 | 1 | 2.54·104 | 34.53 | 3.453·10-2 | 0.48115 | 70.731 |
| микрон | 1.33·10-3 | 1.33·10-1 | 1.333 | 1.316·10-6 | 10-3 | 3.937·10-5 | 1 | 1.36·10-3 | 1.36·10-6 | 1.934·10-5 | 2.785·10-3 |
| см вод. ст. | 0.9807 | 98.07 | 980.7 | 9.678·10-4 | 0.7356 | 2.896·10-2 | 7.36·102 | 1 | 10-3 | 1.422·10-2 | 2.0483 |
| кгс·см-2 | 9.81·102 | 9.81·104 | 9.81·105 | 0.968 | 7.36·102 | 28.96 | 7.36·105 | 103 | 1 | 14.22 | 2048.3 |
| фунт·дюйм-2 | 68.95 | 68.95·102 | 68.95·103 | 6.804·10-2 | 51.71 | 2.036 | 51.71·103 | 70.31 | 7.03·10-2 | 1 | 1.44·102 |
| фунт·фут-2 | 0.4788 | 47.88 | 478.8 | 4.725·10-4 | 0.3591 | 1.414·10-2 | 359.1 | 0.488 | 4.88·10-4 | 6.94·10-3 | 1 |
Единицы измерения давления
Нормальные условия
При температуре 0 °C и уровне моря давление составляет:
- 1013,25 мбар
- 760 мм ртутного столба
- 760 Торр
- 1 атмосфера (атм)
Обозначения и единицы измерения
- in Hg — дюймы ртутного столба.
- mTorr (миллиторр) — 1/1000 Торра или 0,001 мм рт. ст.
- psi (pounds per square inch) — фунты на квадратный дюйм:
- psig — манометрическое давление (разница между внутренним и атмосферным давлением).
- psia — абсолютное давление (учитывает атмосферное давление).
- lb/sqft — фунты на квадратный фут.
Аналоги давления в метрической системе
- 1 кг-сила/см² (kgf/cm²) = 1 ат (техническая атмосфера).
- 1 дина/см² (сгс система) = 1 микробар (мбар) = 1 барий.
- 1 бар = 0,1 МПа.
- Давление столба воды высотой 1 см (при 4 °C) = 1 Герик (Ger).