типи вакуумметрів
Вакуумметри є різновидом манометрів (їх інакше називають вакуумними манометрами), і служать для вимірювання тиску газу або рідини нижче атмосферного, тобто розрідження. Отже, звичайний класичний вакуумметр являє собою пристрій, в якому вимірюється тиск врівноважується силою пружної деформації чутливого елемента: мембрани, пружини - їх лінійне переміщення механічно перетворюється в рух стрілки. Інші приклади класичних вакуумметрів - ті, чия конструкція заснована або на законі Бойля-Маріотта, або на принципі врівноваження вимірюваного тиску стовпом контрольної рідини - ртуті або спеціального масла. Але через крихкість і залежно габаритів від діапазону вимірювань, ці види вакуумметрів використовуються обмежено.
Однак, як і інші манометри, вакуумметри тиску бувають не тільки механічними (деформаційними), компресійними або гидростатическими (рідинними). Випускаються теплові (терморезисторні та термопарниє) прилади для вимірювання розрідження (в яких ступінь розрідження оцінюється за опором або температурі чутливого елемента). Існують також такі різновиди вакуумметрів. як ємнісні (роль однієї з обкладок конденсатора виконує чутливий елемент, та сама мембрана) і іонізаційні - в цих пристроях використовується той факт, що ступінь іонізації газу (тобто іонізаційного струму між електродами: катод при цьому може бути холодним або нагрівається) залежить від тиску . Крім того бувають радіометричні, в'язкі і магнітно-електророзрядні вакуумметри.
Простота використання вакуумметра - запорука надійності
Область застосування вакуумметрів досить широка: вони використовуються і в промисловості, і в побуті - всюди, де потрібно знати і регулювати тиск: для контролю роботи вакуумних насосів, ступеня розрідження в маслопроводах або технологічних порожнинах, в лабораторних дослідженнях, для обслуговування кондиціонерів, в автосервісах - для вимірювання тиску у впускному колекторі.
Як користуватися вакуумметром - безпосередньо випливає з його типу, оскільки призначення у цих приладів один і той же, а ось точність і межа вимірювань досить сильно відрізняються. Так механічними, можна вимірювати розрідження до 100 Па (1 Па = 10 -5 Бар), рідинними - до 0,1 Па, тепловими - до 0,001 Па, а компресійними - до 0,001 Па (для прикладу, іонізаційні вакуумметри здатні виміряти розрідження до 10 -8 Па, і це не межа). Зрозуміти, як користуватися вакуумметром нескладно - є всього два основних елементи: один з них перетворює в електричний сигнал будь-які зміни стану чутливого елемента, інший - оцінює цей сигнал, перераховує в одиниці тиску, і інформує користувача приладом про ступінь розрідження на контрольованій ділянці технологічної лінії або окремого механізму. З механічними (анероїдами) ще простіше: вставив - і прочитувати свідчення по стрілці (оскільки обидва елементи об'єднані в одному корпусі приладу).
Трохи про пристрій вакуумметрів
Оскільки пристрій вакуумметра визначається його типом, поговоримо про принципи роботи найбільш поширених з цих приладів. З механічним вимірювачем розрідження справа йде так: є чутливий елемент (трубчаста пружина, мембрана, сильфон - простіше кажучи, гофра), його переміщення за рахунок системи важелів перетворюються в рух стрілки на циферблаті. У теплових вакуумметрах оцінка ступеня розрідження оцінюється по температурі чутливого елемента. У терморезисторних приладах в його якості виступає елемент моста: чим більший тиск, тим вище потрібна температура терморезистора для підтримки балансу в мосту (тобто на нього потрібно подати більшу напругу). У термопарних вакуумметрах розрідження оцінюється по охолодженню нагрівального елементу за рахунок теплопровідності середовища: чим вище вакуум середовища, тим менше тепловіддача нагрівального елементу (його температуру зчитує термопара).
Тепер пристрій вакуумметра. в якому використаний принцип іонізації газів. Цей прилад являє собою скляну колбу з трьома електродами - анодом, колектором, на які подається певна напруга, і катодом, який є джерелом електронів. Катод випускає електрони, анод їх прискорює, а колектор, який має негативний потенціал у порівнянні з катодом - то місце, куди прагнуть позитивні іони, що утворилися в результаті зіткнення електронів з молекулами газу. Залежно від ступеня розрідження змінюється струм іонізації, тобто струм між електродами. Катод може бути холодним, або розжарюються. Існують і більш складні варіанти іонізаційних вакуумметрів, що дозволяють розширити межа вимірювань до 10 -11 Па.
вибір вакуумметра
Визначивши діапазон необхідних вимірювань (зазвичай цей параметр регламентує виробник випробуваного обладнання), можна вибрати і купити вакуумметр. найбільш підходящий за технологічними вимогами.
Від чого залежить ціна на вакуумметр. Від його здатності оцінювати ступінь розрідження. Найбільш доступні за ціною - деформаційні вакуумметри, за ними слідують теплові. Ці прилади найбільш затребувані в побуті та промисловості. Ну а купити вакуумметр іонізаційного типу, або магнітний електророзрядний прилад для вимірювання розрідження - це вже доля професіоналів високого рівня. Ну або працівників науково-дослідних лабораторій. Справа в тому, що дані вакуумметри здатні оцінювати розрідження газу до 10 -12 Па.
Звичайні іонізаційні вакуумметри мають діапазон вимірювань 10 -5 -1 Па. Це визначається не залежних від тиску залишковим фоновим струмом колектора при низькому тиску, і порушенням лінійності графіка при високому тиску (причина в виникненні рекомбінації іонів). За допомогою різних хитрощів конструктори цього типу вакуумметрів домагаються більш високих результатів (10 -8. 10 -9 і навіть до 10 -11 Па), але це дорого і не довговічне. Якщо для іонізації газу в іонізаційних вакуумметрах використовується альфа-випромінювання, значно зменшується похибка вимірювань (в радіоізотопних приладах вона в 1,5 ... 2,5 рази нижче).
Надвисокий вакуум вимірюють магнітними електророзрядними приладами. Від іонізаційних вакуумметрів вони в першу чергу відрізняються тим, що в них немає розжарюваного катода - це дає можливість проводити виміри в кріогенних системах. Але є у них і свої недоліки: ці вакуумметри вимагають більш ретельного обслуговування і мають високу похибку вимірювань.