vakuové měřidla jsou zařízení pro měření podtlaku nebo sub-atmosférických tlaků. Vakuum je prostor, ve kterém je tlak plynu nízký ve srovnání s atmosférickým tlakem. Míra vakua je spojena s tlakem. Vakuové měřidla a přístroje se používají ve spojení s vakuovými senzory pro monitorování a řízení vakuového tlaku v systému.
jak se vyrábějí tlakoměry. Video Kredit: Wika Instrument, LP / CC BY 3.0
vakuové měřidlo technologie
vakuové měřidla používají několik různých technologií pro měření vakua v prostředí.
nízké vakuum
nízké vakuum lze měřit pomocí zařízení používajících mechanické vychýlení.
Pístová technologie používá utěsněný píst/válec k měření změn tlaku.
mechanická výchylka používá pružný nebo pružný prvek k mechanickému vychýlení se změnou tlaku, například membrána, Bourdonova trubice nebo měch.
piezoelektrické tlakové senzory měří dynamické a kvazistatické tlaky. Obousměrné měniče 
se skládají z metalizovaných křemenných nebo keramických materiálů, které mají přirozeně se vyskytující elektrické vlastnosti. Jsou schopny přeměnit stres na elektrický potenciál a naopak. Jsou velmi robustní, ale vyžadují zesilovací obvody, které mohou být náchylné k nárazům a vibracím.
Mikroelektromechanické systémy (MEMS) jsou typicky mikrosystémy vyráběné křemíkovým povrchovým mikromachinováním pro použití ve velmi malých průmyslových nebo biologických systémech.
vibrační prvky (křemíková rezonance) používají technologii vibračních prvků, jako je křemíková rezonance.
proměnné kapacitní tlakové přístroje používají výsledky změny kapacity z pohybu membránového prvku k měření tlaku. Zařízení používá tenkou membránu jako jednu desku kondenzátoru. Aplikovaný tlak způsobuje vychýlení membrány a změnu kapacity. Průhyb membrány způsobuje změnu kapacity, která je detekována můstkovým obvodem.
Tenzometry (proměnné rezistory citlivé na napětí) jsou spojeny s částmi konstrukce, které se deformují při změně tlaku. Čtyři tenzometry se obvykle používají v sérii v okruhu Wheatstone bridge, který se používá k měření. Když je napětí přivedeno na dva protilehlé rohy mostu, vytvoří se elektrický výstupní signál úměrný aplikovanému tlaku. Výstupní signál se shromažďuje ve zbývajících dvou rozích mostu.
manometry jsou obvykle vyrobeny z průhledné trubice ve tvaru písmene U a jsou částečně naplněny kapalinou, jako je voda, rtuť nebo olej. Relativní množství posunutí kapaliny mezi nohami U označuje přebytek tlaku vyvíjeného na jedné nebo druhé straně. Výhodou použití vakuometrů typu manometru je to, že hodnoty tlaku jsou nezávislé na typu plynu.
bourdonovy vakuometry se skládají z trubice, která je ohnutá do kruhového oblouku. Vnitřek trubky je připojen k vakuovému systému a konec trubky se ohýbá při změně vnějšího tlaku. Konec trubky je také připojen k ukazateli, který se pohybuje na indikátoru, jak se mění tlak, podobně jako bimetalový pás
Bourdonova trubice. Obrazový kredit: efunda.com
středně vysoké vakuum
střední až vysoké vakuum je třeba měřit pomocí tepelných a molekulárních zařízení.
termočlánky měří změny tepelné vodivosti zbytkového plynu v měřicí trubici. Hodnoty tlaku pro toto zařízení závisí na typu plynu. Termočlánkové měřidla zahrnují vlákno, napájecí zdroj pro vlákno, a pohyblivý cívkový měřič pro zobrazení tlaku. Množství ztraceného tepla závisí na tlaku plynu. Existuje několik návrhů rozchodu Pirani. Jedna konstrukce zahrnuje použití dvou desek s různými teplotami. Množství energie vynaložené na vytápění je měřítkem tlaku plynu. Další konstrukce používá jednu desku k měření tepelné vodivosti plynu tepelnými ztrátami do okolí.
termočlánek měřidlo. Ilustrační foto. Autor: National Instruments
ionizační měřidla s horkou katodou iniciují konstantní tok elektronů z katody nebo zdroje elektronů do anody nebo odtoku elektronů. Tyto elektrony zasáhly tlakově závislé množství molekul plynu, které se stávají pozitivními ionty a způsobují tlak související proud na iontovém kolektoru.
k dispozici jsou také ionizační měřidla se studenou katodou. Protože nemají aktivní složky, jako jsou horká vlákna, mohou měřidla studené katody odolat náhlému nebo dlouhodobému vystavení vysokotlakým plynům. Zařízení se studenou katodou čerpají elektrony z povrchu elektrody polem s vysokým potenciálem.
další informace naleznete v příručce Engineering 360, jak vybrat vakuové senzory.
Typ displeje
vakuové měřidla mají displej, který umožňuje uživateli sledovat vakuový tlak systému. Typy displejů zahrnují:
- Analog-Analogové měřiče jsou jednoduché vizuální indikátory pomocí číselníku.
- digitální měřiče – digitální měřiče jsou vizuální indikátory s číselnými ventily.
- katodová trubice (CRT) – CRT se běžně vyskytují v počítačových monitorech.
- displej z tekutých krystalů (LCD) – lcd jsou polovodičové světelné zdroje využívající elektrony, které rekombinují s elektronovými otvory v zařízení a uvolňují energii ve formě fotonů.
-
Multi-line video display-video displeje umožňují uživateli sledovat a zaznamenávat živé přenosy změn tlaku v systému.
typ stupnice
- zařízení s jedním měřítkem zobrazují tlak pouze v jedné sadě jednotek.
-
zařízení s dvojitou stupnicí zobrazují tlak ve dvou sadách jednotek na stejné ciferníku.
specifikace výkonu
specifikace pro vakuometry zahrnují:
rozsah vakua je rozpětí tlaků od nejnižšího vakuového tlaku po nejvyšší vakuový tlak.
rozsah vakuového tlaku. Obrázek Kredit: Oerlikon Leybold, Inc.
Provozní teplota je plně požadovaný rozsah provozních teplot okolí. Teplota a tlak v systému jsou přímo spojeny. Pokud se teplota uzavřeného pracovního prostředí zvýší, tlak v systému se zvýší. Aby se zabránilo poškození zařízení, je důležité znát extrémní teplotní rozsahy oblasti.
přesnost je rozdíl mezi skutečnou hodnotou a indikací vyjádřenou jako procento rozpětí. Zahrnuje kombinované účinky metody, pozorovatele, přístroje a prostředí.
média je termín používaný k popisu materiálu, který obklopuje oblast vakua. Některé vakuometry měří tlaky kapalin. Jiní měří tlaky pevných látek. K dispozici jsou také zařízení, která jsou hodnocena pro nebezpečnou službu nebo pro neuvedené, specializované nebo proprietární materiály.
standardy Vakuometru
typicky používají vakuové měřidla stupně přesnosti od americké společnosti strojních inženýrů (ASME) a Deutsches Institut für Normung (DIN), Německé národní organizace pro normalizaci. Příklady zahrnují stupně a, B, C A D, stejně jako stupeň 1A (1% plné stupnice), 2A (0,5% plné stupnice), 3A (0,25% plné stupnice) a 4A(0,1% plné stupnice).
vakuové měřidlo a aplikace přístrojů
vysavače se používají v mnoha průmyslových aplikacích, jako je automobilový průmysl, námořní, výzkum a vývoj a výroba. Mohou být použity k udržení pohybu materiálů v systému nebo k udržení čistoty pracovního prostoru před znečišťujícími látkami. Měřidla a přístroje, jako jsou senzory, jsou důležitou součástí pro zajištění správné funkce a bezpečnosti systému a zařízení.