Вакуумметр Пирани: принцип работы устройства, преимущества, из каких материалов делают, как выбирают и делают поверку

Вакуумметр Пирани – это прибор, который относится к терморезисторной категории. Принцип его работы был придуман еще в 1906 году, когда устройство запатентовал немецкий физик Марселло Пирани, в честь которого и был назван прибор. Несмотря на то, что это – не новое изобретение, этот вакуумметр применяется и сегодня.

Содержание:

1. Принцип работы устройства
2. Преимущества вакуумметра Пирани
3. Из каких материалов делают нить вакуумметра?
4. Как выбирают вакуумметр и делают поверку

Принцип работы устройства

Вакуумметр Пирани – это прибор для косвенных измерений. Его чувствительным элементом является металлическая нить (часто ее делают из платины). Эта нить подвешена трубе, соединяющей прибор с той системой, в которой нужно измерять давление. По этой нити проходит ток, и в результате выделяется тепло. Но дело в том, что нить накала находится в газовой среде. Когда молекулы газа сталкиваются с ней, они забирают частично тепло нити.

Принцип работы устройства

Частота столкновений растет по мере изменения давления. Чем больше отклоняется давление от нормы, тем больше меняется теплопроводность нити, и это напрямую влияет на ее температуру.

Чем глубже созданный вакуум, тем реже молекулы газа будут контактировать с нитью, тем горячее будет нить (сопротивление при этом тоже увеличивается). Верна и обратная зависимость.

С точки зрения физики нить можно представить как одну из ветвей так называемого моста Уитстона. Он может быть настроен таким образом, чтобы менялось напряжение, поддерживая баланс и напряжение в этой системе в равновесии. Для этого сопротивление нити должно оставаться постоянной величиной.

Рассматривая особенности конструкции вакуумметра Пирани, следует отметить, что в соседнем с регистрирующей нитью ответвлении находится такая же по своим основным параметрам нить, которая выполняет функцию уравновешивания. Это, по сути, резистор, и сделан он из тонкой вольфрамовой проволоки, поскольку обладает высокими показателями теплового сопротивления.

Вакуумметр Пирани – это устройство, которое позволяет добиться высокой точности при проведении измерений.

Преимущества вакуумметра Пирани

Преимущества вакуумметра Пирани

Это устройство обладает целым рядом преимуществ:

• Быстрая реакция на изменение показателей давления.
• Стабильная работа благодаря тому, что температурные воздействия компенсируются.
• Хорошие показатели воспроизводимости результатов (а это один из основных критериев выбора такого прибора). Воспроизводимость – это характеристика, которая отображает стабильность показаний вакуумметра при измерении показателей в одних и тех же условиях. Чем меньше они отличаются, тем лучше показатели воспроизводимости.
• Высокий уровень надежности. Прибор отличается относительно простой конструкцией. Такие устройства крайне редко выходят из строя.

Из каких материалов делают нить вакуумметра?

В приборах этого типа традиционно нить делали из платины. Сегодня этот дорогостоящий металл используют только там, где нужна очень высокая точность измерений (например, при проведении лабораторных исследований). Для стандартных измерений в обычной газовой среде приборы чаще всего оснащают вольфрамовыми нитями. А вот если вакуумметр будет использоваться в агрессивной среде, то нужна модель с никелевой нитью.

Из каких материалов делают нить вакуумметра?

Такая тонкая нить располагается в дальнейшем в рабочей среде, с ней ее объединяет электрическая цепь. Конструкцией вакуумметра Пирани предусмотрена мостовая схема. То есть работа прибора обеспечивается за счет электрических импульсов.

Как выбирают вакуумметр и делают поверку

Как выбирают вакуумметр и делают поверку

Для выбора вакуумметра придерживаются таких критериев:

1. Диапазон рабочей температуры. У вакуумметра Пирани он составляет от 0.5 Торр до 10−4Торр. Это очень хороший показатель. Такое значение нижнего предела объясняется тем, что при передаче тепла с помощью процесса диффузии, его температура приближается к аналогичному показателю тепла, которое передается посредством излучения.
2. Принцип измерения данных имеет один из самых высоких показателей точности для таких приборов и самую низкую степень погрешности.
3. Устройством легко пользоваться, разобраться в его работе может даже рядовой потребитель – специальных знаний для этого не надо.
4. Материал корпуса – в данном случае это прочная и надежная сталь.
5. степень защиты прибора от агрессивного воздействия среды. Многие фирмы выпускают устройства со степенью защиты IP 54.

Точно так же, как и другие типы этого оборудования, вакуумметр Пирани нуждается в регулярной поверке. Сначала, при введении прибора в эксплуатацию, устраивают первичную поверку. Это делается на заводе-изготовителе. Затем поверка может проводиться после окончания ремонта прибора. Периодическая поверка чаще всего осуществляется раз в год, не реже. Но все зависит от масштабов производства, а также от нормативов метрологической службы. Возможно, придется делать это чаще.

Если будут выявлены какие-то недостатки в работе, если появятся основания считать показания прибора сомнительными, проводится внеочередная поверка. Она может выявить причины сбоев, и тогда придется их устранить – в соответствии со всем правилами завода-изготовителя. Также вакуумметр Пирани может подвергаться инспекционной поверке, но проводить ее могут только государственные органы.