- •Основные понятия вакуумной техники. Физические основы вакуумной техники.
- •Механические вакуумметры
- •Тепловые вакуумметры
- •1) Диапазон измерений вакуумметра
- •1) Принцип вакуумного преобразователя
- •3) Точность измерений вакуумметра
- •5) Гистерезис вакуумметра
- •6) Разрешение вакуумметра
- •23) Калибровка вакуумметра
-
Основные понятия вакуумной техники. Физические основы вакуумной техники.
Таблица 2
Перевода единиц измерения давления.
|
|
Pa (Па) |
Bar (атм.) |
Torr (мм. рт. ст.) |
|
Pa (Па) |
1 |
10-5 |
0.0075 |
|
Bar (атм.) |
105 |
1 |
750 |
|
Torr (мм. рт. ст.) |
133.3 |
1.33*10-3 |
1 |
Наиболее полно для определения степени разряженности газа в какой-либо среде использовать безразмерную величину - коэффициент Кнудсена Kn (Knudsen number) - это отношение средней длины свободного пробега молекул газа λ к линейному размеру вакуумного устройства Lэф( расстояние между стенками сосуда или диаметр трубопровода или расстояние между измерительными электродами). Этот способ, безусловно, очень корректный, но абсолютно неудобный. Более удобный для использования в инженерной науке способ – классификация степени разряженности по давлению.
Классификация глубины вакуума.
Низкий вакуум Kn ≤ 5∙10-3 , давление 105…102 Па (103…100 мм рт.ст.)
Средний вакуум 5∙10-3 < Kn < 1.5, давление 102…10-1 Па (100…10-3 мм рт.ст.)
Высокий вакуум Kn ≥ 1.5, давление 10-1…10-5 Па (10-3…10-7 мм рт.ст.)
Сверхвысокий вакуум Kn >> 1.5, давление 10-5 Па и ниже (10-7…10-11 мм рт.ст.)
Вакуумметр – манометр для измерения давления разреженного газа (давление которого меньше 1 атм.). Манометр – прибор для измерения давления газа или жидкости. Вакуумметры предназначены для показания общего, полного давления, которое равняется сумме парциальных давлений газов. Для измерения парциального давления газа, т.е. давления конкретного газа, входящего в какой-то технологический газ (смесь газов), как правило, используют масс-спектрометрические методы измерения.
Механические вакуумметры
Гидростатические (жидкостные) манометры. Измеряют разность давлений на поверхности жидкости в U-образной трубке. В настоящее время жидкостные вакуумметры практически не используются.
Компрессионные вакуумметры – разновидность гидростатических манометров, в которых, с целью увеличения измеряемого диапазона, рабочей жидкостью вакуумметра предварительно создается сжатие. Несмотря на то, что приборы неудобны в повседневной работе, они иногда находят своё применение как образцовые (калибровчные) вакуумметры.
Деформационные механические вакуумметры – вакуумметры, предназначенные для измерения низкого вакуума, принцип действия которых основан на деформации рабочего сенсора (пружины или мембраны).
Пружинный и мембранный вакуумметр, в которых для измерения используются только механические части, являются одними из самых дешевых средств измерения низкого вакуума, и обычно имеют стрелочную индикацию. Оба вакуумметра являются газонезависимыми (т.е. показания давления не зависят от типа газа).
Более точной (и соответственно, дорогой) разновидностью мембранного вакуумметра является емкостной диафрагменный вакуумметр. В емкостном вакуумметре изгибаемая мембрана является одной из обкладок конденсатора, емкость которого изменяется при изменении расстояния между обкладками. Учитывая, высокую реакцию емкости конденсатора на изгиб одной из обкладок, а также возможность высокоточного измерения изменения емкости, данные вакуумметры являются одними из наиболее точных. Их относительная погрешность измерения составляет десятые и сотые процента. Емкостные вакуумметры являются газонезависимыми. К недостаткам можно отнести небольшой диапазон измерения (обычно не более четырех порядков) и высокую стоимость.