Тепловые вакуумметры
Тепловые вакуумметры
Принцип действия тепловых манометров основан на зависимости теплопроводности разреженного газа от величины его давления. Тепловые манометры подразделяются на термопарные и терморезисторные (или Пирани) датчики.
Существует два основных способа измерения (рис. 8.7): при постоянном значении тока накала нагревателя и при постоянной температуре нити накала. Первый способ обеспечивает большую чувствительность в диапазоне низких давлений, а второй — расширение диапазона в сторону более высоких давлений.
Мерой давления при постоянном токе накала нагревателя является значение ТЭДС (температура нити) в термопарном преобразователе и сопротивление нити в терморезисторном преобразователе. Возможно применение струнных частотных преобразователей с замером силы натяжения нити и биметаллических реле с замером изменения линейных размеров или прогиба элемента.
При постоянной температуре нити (ТЭДС постоянна) мерой давления служит сила тока (термопарный датчик), напряжение или мощность нагрева (терморе -зисторный датчик).
Внешний вид термопарного и терморезисторного датчиков показан на рис. 8.8.
Давление чистых газов Рг рассчитывают по формуле где Рв — давление воздуха; q — относительная чувствительность датчика к роду газа (обычно дается в справочнике или паспорте преобразователя); для водорода q равна 1,49, для аргона -0,64, углекислоты — 1,6 и кислорода — 1,3.
Достоинства: не выходят из строя при повышении давления до атмосферного (в отличие от ионизационных), так как температура нити накала не превышает 150 °С (420 К).
Недостатки: невысокая точность измерения, зависимость показаний от рода газа, ограничение нижнего предела измерения 10-1 Па. При охлаждении корпуса датчика жидким азотом можно снизить предел измерения еще на 1-2 порядка. Верхний предел ограничивается давлением, при котором теплопроводность газа уже не зависит от давления.
Основные области применения: начальная откачка до базового давления и для контроля давления старта высоковакуумного насоса.
Обозначение. Термопарные — ПМТ-2 (платина+ХК) (рис. 8.9, а), ПМТ-4М (нихром+ХА) (рис. 8.9, б) — преобразователь манометрический термопарный; ПДТ-8 (ПДТ-9) (полупроводниковый) — преобразователь диодный термопарный. Зарубежные марки: 531 и 536 (Varian).
Терморезисторные — ПМТ-6-3 (Ф, НХ, Р, М, С) (рис. 8.9, в), ПМТ-16 — преобразователь манометрический терморезисторный; РВТ-1М (2М, 3) — резисторный вакуумный тепловой; МТ12-П (Н)-2 — манометр тепловой, П — нагреватель платиновый, Н — нихромовый. Зарубежные марки: ВТ100 (Varian).
Характеристики. Тепловые вакуумметры измеряют полное давление в диапазоне 104-10-2 Па. На точность измерения оказывают влияние длина и диаметр нити, ее загрязненность маслом и продуктами деструкции органики, температура корпуса, т.е. эти приборы нельзя назвать высокоточными. Инерционность тепловых манометров в режиме постоянного тока -2-4 с, в режиме постоянной температуры — 0,05-0,10 с. По мере снижения давления инерционность возрастает. Погрешность термопарных датчиков — 15-30 %, терморезисторных -30…+50 %. Аналоговый сигнал с датчиков подается на вакуумметры ВТ-2А (3, 6, 12М), ВИТ-2А (3), контроллеры 801, 810, Multi-Gauge, SenTorr — для термопарных датчиков; ВТБ-1 (6), ВТЦ-1, РВТ1М (2М) WV 100-2 и HV 100-2 (Varian) — для терморезисторных датчиков.
Основные производители в России и СНГ: нет данных.
Основные производители за рубежом: Varian, BOC Edwards, MSI, Thyracont (Германия), Granville-Phillips (Франция), KVS (Корея).