سنسورهای خلاء: اصل کار

2024 نویسنده: Erin Ralphs | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-02-19 15:13

جاروبرقی سنسور - همچنین یک دستگاه نمایش فشار است. در این مقاله انواع آنها، اصل عملکرد را در نظر خواهیم گرفت. انواع مختلفی وجود دارد: فشرده سازی، مکانیکی، غشایی.

به روشی دیگر به آن "واکیوم گیج" نیز می گویند. برای افراد دستگاهی است برای اندازه گیری سطح فشار خلاء و گازها که به نوبه خود در محیط خلاء هستند. به طور کلی، از نام می توان فهمید.

لئوناردو داوینچی پایه و اساس این دستگاه ها را گذاشت. او نوعی وسیله کاربردی ساخت که با آن توانست فشار لوله آب را اندازه گیری کند. این اختراع برای آن سال هایی که داوینچی زندگی می کرد (میلادی 1400) بسیار محبوب و ضروری شد.

اختراع او توسط Evangelista Torricelli، که حق اختراع این دستگاه را ثبت کرد، بهبود یافت. این کار در سال 1643 یعنی بیش از صد سال پس از مرگ خود داوینچی انجام شد. حسگر خلاء به شکل U بود و عنصر اصلی که روی آن کار می کرد جیوه بود. متأسفانه به دلیل مقدار محدود آن در خود لوله، تعیین فشار بالاتر از 9 pA غیرممکن بود. همه چیز ظاهر یک سنسور خلاء دیجیتال را تغییر داد (عکس آن در زیر در مواد ارائه شده است).

انواع سنج

گیج مکانیکی.

این دستگاهی است که از منابع تغذیه استفاده نمی کند و می تواند سطح را در محدوده 0.4 تا 7000 بار تعیین کند. مکانیسم عملکرد آن در این واقعیت نهفته است که حلقه خاصی وجود دارد که در لوله ای با بخش بیضی شکل قرار دارد که به نوبه خود با زاویه 240 درجه خم می شود.

در شیار است و انتهای آن ثابت نیست و این باعث می شود فشار در فرآیند اندازه گیری آن به داخل لوله فشار داده شود و آن را به نوبه خود در حرکت قرار دهد. با مکانیزمی همراه است که خوانش های دقیق را از قبل در مقیاس دستگاه نشان می دهد. معمولاً دستگاه فشار را تا 65 بار اندازه گیری می کند، اما دستگاه هایی برای خوانش های بالاتر، حدود 7100 بار وجود دارد.

برای استفاده از سنسور خلاء در محیط های تهاجمی تر، بدنه آن با یک ماده ضد آب پر شده است که مکانیزم را روان می کند و در نتیجه از خوردگی جلوگیری می کند. به عنوان محافظت از این مکانیسم، برای محافظت از لوله در برابر پارگی، بدنه گیج مجهز به دیواره دمیده شده است که فشار اضافی را کاهش می دهد.

اختراع لوله بوردون

لوله U شکل است و گیج هیدرواستاتیک نامیده می شود.

نتایج فشار روی مایعی را که این لوله تشخیص داده است نشان می دهد. پارامترهای انتهای مختلف این دو لوله متفاوت است و فلش دستگاه تفاوت بین آنها را نشان می دهد. امروزه دیگر از چنین وسیله ای استفاده نمی شود، زیرا محدوده فشار تغییر کرده و دستگاه کاملا غیر ضروری شده است.

فشار سنج.

اینمانومتر، فقط بسیار پیشرفته برای گسترش قابلیت های خود، به گونه ای طراحی شد که قبل از اندازه گیری، مایع داخل لوله را فشرده می کند و ترازو سطح فشار را نشان می دهد. در زندگی روزمره، به سادگی به عنوان یک دستگاه کالیبراسیون استفاده می شود.

تغییر شکل، مکانیکی

این فشارسنج معمولاً برای اندازه گیری های خلاء کم در نظر گرفته شده است. تحت فشار لوله، فنر موجود در آن فشرده شده و محل کار را تغییر شکل می دهد و به نوبه خود بار را به مکانیسم اشاره گر که مقیاس نشانگر نامیده می شود، منتقل می کند.

سنسور فشار دیافراگم خلاء.

این مقرون به صرفه ترین نسخه جنبش است. اصل کار: وکیوم روی غشاء فشار می دهد و سنسور را فشار می دهد. چنین دستگاه هایی همیشه مستقل از محیط هستند و در هر مخلوط گازی قرائت می شوند.

مکانیسم های حرارتی

سنسورهای اندازه‌گیری خلاء حرارتی بیشترین تقاضا را دارند، آنها در فرکانس‌های خلاء متوسط و پایین خوانش می‌کنند. در این دستگاه ها است که چنین شاخص هایی که برای مردم مهم است به عنوان کیفیت و قیمت پایین ترکیب می شوند. آنها را فقط می توان برای اندازه گیری در خلاء مطلق استفاده کرد. اصل کار به شرح زیر است: واکنش گیج خلاء به تغییر لوله حرارتی گاز با تغییر فشار.

ابزارها بسته به نوع خود گاز متفاوت هستند و فقط مخلوط های خاصی را می خوانند. متداول‌ترین تغییر، گیج خلاء ترموکوپل است و دستگاه‌های پیرانی و مکانیسم‌های همرفتی نیز وجود دارد.

دستگاه ترموکوپل.

چنینسنسور دما در خلاء بر گرم شدن ترموکوپل در داخل مکانیسم تأثیر می گذارد که باعث تغییر ولتاژ در انتهای ترموکوپل می شود. انتقال گرما از گرم کردن خود سنسور به انتهای آن به دلیل فشار اطراف ترموکوپل است. هر چه بالاتر باشد، ولتاژ آن بیشتر است. چنین وکیوم سنج هایی در میان گروهی از دستگاه های مشابه دیگر بسیار مقرون به صرفه هستند.

سنسور پیرانی

این مکانیسم و اصل عملکرد مشابه ترموکوپل است. از یک رشته کانال استفاده می کند و انرژی حرارتی را به ولتاژ تبدیل می کند. مکانیزم پیرانی به دلیل مدار الکتریکی لحیم شده به مکانیزم بسیار دقیق تر از سایرین است.

سنسور همرفت.

او نیز مانند دستگاه های مشابه از ترموکوپل استفاده می کند. اما مکانیسم این دستگاه خاص خنک کننده خاص خود را دارد. از این گذشته ، کیس با یک نخ مخصوص پیچیده شده است و از آنالوگ ها گسترده تر است. و به نوبه خود اجازه می دهد تا گاز موجود در سنسور به درستی و کارآمد گردش کند و این به کل دستگاه همرفت اجازه می دهد تا به طور کلی بهتر کار کند. و همچنین به دلیل خنک شدن سریع ترموکوپل، خوانش های بسیار سریع تری را در مقیاس نشان می دهد.

مکانیسم های پیزورمقاومتی

عکس بالا در مواد یک حسگر خلاء الکترونیکی را نشان می دهد.

به دلیل استقلال از کیفیت و خواص گاز، دقیق ترین قرائت ها را ارائه می دهند. این دستگاه در هر محدوده ای از فرکانس های فشار تطبیق پذیری دارد، زیرا تأثیر فرکانس های فشاری با عمل مستقیم یک سنسور پیزومقاومت به دست می آید. محدوده اندازه گیری آن از 0.1 میلی متر است. برای مثال سنسور خلاء تویوتابه همین ترتیب کار می کند.

سنسورهای خلاء مبتنی بر یونیزاسیون

اصول کار سنسور خلاء این مدل در زیر توضیح داده شده است.

هر گاز در خلاء در واقع تعداد معینی یون دارد. یک میدان مغناطیسی یا تخلیه الکتریکی که بر روی آنها اثر می گذارد آنها را تسریع می کند. و این سرعت که توسط آنها تایپ می شود به میزان فشرده سازی خلاء بستگی دارد. طبق این اصل، چنین یونیزاسیون سنج هایی کار می کنند.

بسته به تغییر، گیج ها از روش های متنوع و پیچیده ای برای شتاب دادن یون ها استفاده می کنند. این دستگاه ها معمولا برای اندازه گیری در محدوده خلاء بالا طراحی می شوند. از آنجایی که آنها به گاز وابسته هستند و هر گاز چگالی متفاوتی دارد، این روی سرعت یون ها تأثیر می گذارد.

دستگاهی که همیشه کاتد سرد دارد

این حسگری است که میدان الکتریکی ایجاد می کند. آهنرباهای آن طوری قرار گرفته اند که حرکت یون ها در طول مسیر یک مارپیچ اتفاق می افتد. این اوست که به این ذرات می دهد که بیشتر "زندگی" کنند و بنابراین کارآمدتر کار کنند. با توجه به اینکه این کاتد همیشه سرد است، خوانش آن بر روی ترازو بر خلاف آنالوگ های این دستگاه مبهم تر است. اما در عین حال گارانتی این دستگاه بسیار طولانی است و به دلیل قطعات بادوام که نمی توانند در برابر یکدیگر اصطکاک ایجاد کنند اغلب خراب نمی شود.

تهیه کنندگان

نخستین سازنده دستگاه های وکیوم سنج ارائه شده در این مقاله "متا کروم" است. این یک شرکت داخلی است که نه تنها این دستگاه ها، بلکه تجهیزات کروماتوگرافی و تجهیزات اندازه گیری را نیز تولید می کند. این شرکت روسی وارد بازار شددر سال 1994 و از آن زمان به بعد مشغول توسعه و تولید تجهیزات برای صنعت خلاء بوده است. محصولات آن نه تنها در روسیه، بلکه در خارج از کشور نیز عرضه می شود. شرکت متا کروم همیشه محصولی با کیفیت بالا، یونیزاسیون و وکیوم سنج ترموکوپل را بدون ازدواج و بدون خرابی تولید می کند. این موضوع در 90% موارد با بازخورد مثبت مشتریان و خریداران محصولات این تولید کننده تایید می شود.

دومین شرکت تولید کننده گیج های خلاء MKS Incorporated است که یک شرکت از ایالات متحده آمریکا است. آنها شرکت خود را با فروش حسگرها و سایر دستگاه های اندازه گیری خیلی زودتر از همتایان روسی خود در سال 1962 تأسیس کردند. اما بعد خیلی سطحی این کار را کردند. و به طور کامل، به عنوان سازنده چنین تجهیزاتی، تنها از سال 1998 شروع به جایگاه خود کرد. MKS برای کشور خود گیج های خلاء تولید می کند، اما مانند شرکت داخلی ما، می توانند محصولات خود را با هزینه حمل و نقل کمی به کشورهای دیگر ارسال کنند.

سومین سازنده ای که در مقاله معرفی شده است Ulvac Technologies است. همچنین یک تولید کننده آمریکایی برای تولید ابزارهای اندازه گیری مختلف مانند گیج خلاء است. این شرکت در سال 1991 تاسیس شد. بازار آنها همیشه دارای تعداد زیادی دستگاه وکیوم سنج دیجیتال و سایر محصولات بوده است که هم در کشور خود (ایالات متحده آمریکا) و هم در سایر کشورهای جهان عرضه می کنند.

نتیجه گیری

وکیوم گیج چیز بسیار پیچیده ای است که باید یاد بگیرید چگونه آن را کنترل کنید و فشار را به درستی تعیین کنید. این مقاله همه را نشان داده استانواع این سنسورها فقط حدود 10 عدد وجود دارد این مورد بسیار مهمی در صندوق عقب رانندگان و تعمیرکاران خودرو است.