Cảm biến chân không: nguyên lý hoạt động

2024 Tác giả: Erin Ralphs | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-02-19 20:06

Cảm biến Máy hút chân không - nó cũng là một thiết bị hiển thị áp suất. Trong bài này chúng ta sẽ xem xét các loại của chúng, nguyên lý hoạt động. Có các loại: nén, cơ, màng.

Nó còn được gọi là "máy đo chân không" theo một cách khác. Đối với con người, nó là một thiết bị đo mức áp suất của chân không và các chất khí, lần lượt, chúng ở trong môi trường chân không. Nói chung, người ta có thể hiểu theo tên.

Leonardo Da Vinci đã đặt nền móng cho những thiết bị này. Anh ấy đã tạo ra một số loại thiết bị chức năng mà anh ấy có thể đo áp suất trong một đường ống nước. Phát minh này trở nên rất phổ biến và cần thiết vào những năm Da Vinci sống (những năm 1400).

Phát minh của anh ấy được cải tiến bởi Evangelista Torricelli, người đã nộp bằng sáng chế cho thiết bị này. Điều này được thực hiện vào năm 1643, hơn một trăm năm sau cái chết của chính Da Vinci. Cảm biến chân không có hình dạng giống như một chữ U và thành phần chính mà nó hoạt động là thủy ngân. Thật không may, do số lượng hạn chế của nó trong ống, không thể xác định được áp suất cao hơn 9 pA. Mọi thứ đã thay đổi diện mạo của cảm biến chân không kỹ thuật số (ảnh của nó được trình bày bên dưới trong tài liệu).

Các loại đồng hồ đo

Máy đo cơ.

Đây là thiết bị không sử dụng nguồn điện, có khả năng xác định mức trong khoảng từ 0,4 đến 7000 bar. Cơ chế hoạt động của nó nằm ở chỗ, có một vòng nhất định, nằm trong một đường ống có tiết diện hình bầu dục, lần lượt được uốn cong một góc 240 độ.

Nó nằm trong rãnh và các đầu của nó không cố định, và điều này cho phép áp suất trong quá trình đo đẩy nó vào bên trong ống, khiến nó lần lượt chuyển động. Nó được liên kết với một cơ chế hiển thị các kết quả đọc chính xác đã có trên thang đo của thiết bị. Thông thường thiết bị đo áp suất lên đến 65 bar, nhưng có những thiết bị cho kết quả cao hơn, khoảng 7100 bar.

Để sử dụng cảm biến chân không trong môi trường khắc nghiệt hơn, thân của nó chứa đầy chất chống thấm, giúp bôi trơn cơ chế và do đó ngăn chặn sự ăn mòn. Để bảo vệ cơ chế này, để bảo vệ ống khỏi bị vỡ, thân máy đo được trang bị một vách thổi để giảm áp suất dư thừa.

Phát minh ra ống Bourdon

Ống có hình chữ U và được gọi là máy đo thủy tĩnh.

Nó hiển thị kết quả của áp suất trên chất lỏng mà ống này đã phát hiện được. Các thông số ở các đầu khác nhau của hai ống này là khác nhau, và mũi tên của thiết bị cho thấy sự khác biệt giữa chúng. Ngày nay, một thiết bị như vậy không còn được sử dụng nữa, vì dải áp suất đã thay đổi và thiết bị này trở nên hoàn toàn không cần thiết.

Máy đo độ nén.

Cái nàyáp kế, chỉ rất cao cấp. Để mở rộng khả năng của nó, nó được thiết kế theo cách mà trước khi đo nó nén chất lỏng trong ống và thang đo hiển thị mức áp suất. Trong cuộc sống hàng ngày, nó được sử dụng đơn giản như một thiết bị hiệu chuẩn.

Máy đo biến dạng, cơ học

Đồng hồ đo áp suất này thường dành cho các phép đo chân không thấp. Dưới áp lực của ống, lò xo trong ống bị nén và làm biến dạng nơi làm việc, và đến lượt nó, chuyển tải đến cơ cấu con trỏ, được gọi là thang chỉ thị.

Cảm biến áp suất màng chân không.

Đây là phiên bản hợp túi tiền nhất của phong trào. Nguyên lý hoạt động: chân không ép vào màng, và nó ép lên cảm biến. Các thiết bị như vậy luôn độc lập với môi trường và thực hiện các chỉ số trong bất kỳ hỗn hợp khí nào.

Cơ chế nhiệt

Cảm biến đo chân không nhiệt được coi là có nhu cầu nhiều nhất, chúng có khả năng đọc ở cả tần số chân không trung bình và thấp. Chính trong các thiết bị này, các chỉ số quan trọng đối với con người như chất lượng và giá thành thấp được kết hợp với nhau. Chúng chỉ có thể được sử dụng để đo trong chân không tuyệt đối. Nguyên lý hoạt động như sau: phản ứng của chân không kế với sự thay đổi trong ống nhiệt khí với sự thay đổi áp suất.

Dụng cụ thay đổi tùy theo loại khí và chỉ đọc một số hỗn hợp nhất định. Sửa đổi phổ biến nhất là máy đo chân không cặp nhiệt điện, ngoài ra còn có các thiết bị Pirani và cơ chế đối lưu.

Thiết bị cặp nhiệt.

Như vậycảm biến nhiệt độ trong chân không ảnh hưởng đến sự gia nhiệt của cặp nhiệt điện bên trong cơ chế, điều này gây ra sự thay đổi điện áp ở các đầu của cặp nhiệt điện. Sự truyền nhiệt từ việc đốt nóng chính cảm biến đến các đầu của nó là do áp suất xung quanh cặp nhiệt điện. Nó càng cao thì điện áp của nó càng lớn. Đồng hồ đo chân không như vậy rất tiết kiệm trong số một nhóm các đồng hồ tương tự khác.

Cảm biến Pirani

Cơ chế và nguyên lý hoạt động này tương tự như cặp nhiệt độ. Nó sử dụng một dây tóc kênh và chuyển đổi nhiệt năng thành điện áp. Cơ chế Pirani chính xác hơn nhiều so với các cơ chế khác, do mạch điện được hàn vào cơ chế.

Cảm biến đối lưu.

Anh ấy cũng giống như các thiết bị tương tự, sử dụng cặp nhiệt độ. Nhưng cơ chế của thiết bị đặc biệt này có khả năng làm mát riêng. Rốt cuộc, vỏ được bọc xung quanh bằng một sợi đặc biệt và nó rộng hơn so với các loại tương tự. Và đến lượt nó, cho phép khí trong cảm biến lưu thông một cách chính xác và hiệu quả, và điều này cho phép toàn bộ thiết bị đối lưu hoạt động tốt hơn. Và nó cũng cho kết quả đọc nhanh hơn nhiều trên thang đo do cặp nhiệt điện được làm lạnh nhanh chóng.

Cơ chế Piezoresistive

Ảnh trên trong tài liệu cho thấy một cảm biến chân không điện tử.

Vì độc lập với chất lượng và đặc tính của khí, chúng cung cấp kết quả đọc chính xác nhất. Thiết bị có tính linh hoạt trong bất kỳ dải tần số áp suất nào, bởi vì ảnh hưởng của tần số áp suất sau có được nhờ hoạt động trực tiếp của cảm biến áp suất. Phạm vi đo của nó là từ 0,1 mm. Ví dụ như cảm biến chân không Toyota,hoạt động theo cách tương tự.

Cảm biến chân không dựa trên ion hóa

Nguyên lý hoạt động của cảm biến chân không của mô hình này được mô tả bên dưới.

Bất kỳ chất khí nào trong chân không, trên thực tế, đều có một số ion nhất định. Từ trường hoặc sự phóng điện tác dụng lên chúng sẽ làm gia tốc chúng. Và tốc độ này, do chúng đánh vào, phụ thuộc vào mức độ nén của chân không. Theo nguyên tắc này, các đồng hồ đo ion hóa như vậy hoạt động.

Tùy thuộc vào sự thay đổi, đồng hồ đo sử dụng nhiều cách khác nhau và phức tạp để tăng tốc các ion. Các thiết bị này thường được thiết kế để đo trong phạm vi chân không cao. Vì chúng phụ thuộc vào khí và mỗi khí có mật độ khác nhau, điều này ảnh hưởng đến tốc độ của các ion.

Thiết bị luôn có cực âm lạnh

Đây là cảm biến tạo ra điện trường. Các nam châm của nó được định vị để chuyển động của các ion xảy ra dọc theo quỹ đạo của một đường xoắn ốc. Chính cô ấy là người đã cho những hạt này "sống" lâu hơn, và do đó, hoạt động hiệu quả hơn. Do cực âm này luôn lạnh nên số đọc của nó trên thang đo mơ hồ hơn, không giống như các số liệu tương tự của thiết bị này. Nhưng đồng thời, độ bền của thiết bị này rất lâu, và nó không thường xuyên bị hỏng do các bộ phận bền của nó không thể tạo ma sát với nhau.

Nhà sản xuất

Nhà sản xuất đồng hồ đo chân không đầu tiên được giới thiệu trong bài viết này là "Meta-Chrome". Đây là công ty trong nước không chỉ sản xuất các thiết bị này mà còn có thiết bị sắc ký và thiết bị đo lường. Công ty Nga này tham gia thị trường ở1994, và kể từ thời điểm đó nó đã phát triển và sản xuất thiết bị cho ngành công nghiệp chân không. Sản phẩm của nó không chỉ được cung cấp ở Nga, mà còn ở nước ngoài. Doanh nghiệp Meta-Chrom luôn sản xuất ra sản phẩm chất lượng cao, đồng hồ đo chân không ion hóa và cặp nhiệt điện không kết hôn và hoạt động không có sự cố. Điều này được khẳng định trong 90% trường hợp bởi phản hồi tích cực từ khách hàng và người mua sản phẩm của nhà sản xuất này.

Công ty thứ hai sản xuất đồng hồ đo chân không là MKS Incorporated, một doanh nghiệp đến từ Hoa Kỳ. Họ thành lập công ty bán cảm biến và các thiết bị đo lường khác sớm hơn nhiều so với các đối tác Nga, từ năm 1962. Nhưng sau đó họ đã làm điều đó một cách rất hời hợt. Và hoàn toàn, với tư cách là một nhà sản xuất thiết bị như vậy, nó chỉ bắt đầu định vị từ năm 1998. MKS sản xuất đồng hồ đo chân không cho quốc gia của họ, nhưng cũng giống như công ty trong nước của chúng tôi, họ có thể vận chuyển sản phẩm của mình đến các quốc gia khác với một khoản phí vận chuyển nhỏ.

Nhà sản xuất thứ ba được giới thiệu trong bài viết là Ulvac Technologies. Nó cũng là một nhà sản xuất của Mỹ để sản xuất các dụng cụ đo lường khác nhau, chẳng hạn như máy đo chân không. Công ty này được thành lập vào năm 1991. Thị trường của họ luôn có rất nhiều máy đo chân không kỹ thuật số và các sản phẩm khác mà họ cung cấp ở cả quốc gia của họ (Hoa Kỳ) và ở các quốc gia khác trên thế giới.

Kết

Máy đo chân không là một thứ rất phức tạp mà bạn cần phải học cách xử lý và xác định chính xác áp suất. Bài viết này đã chỉ ra tất cảcác loại cảm biến này thì chỉ có khoảng 10. Đây là vật dụng rất quan trọng trong cốp xe của những người thợ sửa xe và ô tô.