Bagaimana cara kerja pengukur vakum tekanan langsung?

Bagikan lewat

Pengukur vakum dengan pembacaan tekanan yang terpisah dari jenis gas

Pengukur vakum mekanis mengukur tekanan secara langsung dengan mencatat gaya yang diberikan partikel (molekul dan atom) dalam ruang berisi gas pada permukaan berdasarkan kecepatan termalnya.

Pengukur vakum Bourdon

Bagian dalam tabung yang ditekuk menjadi busur melingkar (disebut tabung Bourdon) (3) dihubungkan ke bejana yang akan dievakuasi (Gbr. 3,2). Melalui efek tekanan udara eksternal, ujung selang dibelokkan lebih atau kurang selama evakuasi dan mekanisme penunjuk yang terpasang (4) dan (2) diaktifkan. Karena pembacaan tekanan bergantung pada tekanan atmosfer eksternal, pembacaan ini hanya akurat hingga sekitar 10 mbar, asalkan perubahan tekanan atmosfer sekitar tidak dikoreksi.

Gambar 3,2 Bagian penampang pengukur Bourdon.

Selang penghubung ke flensa sambungan
Jarum penunjuk
Tabung Bourdon
Sistem tuas

Pengukur vakum diafragma

Pengukur vakum kapsul

Desain pengukur vakum diafragma yang paling terkenal adalah barometer dengan kapsul aneroid sebagai sistem pengukuran. Produk ini mengandung kapsul diafragma berdinding tipis yang terbuat dari campuran tembaga-berilium dan tertutup rapat. Saat tekanan turun, diafragma kapsul mengembang. Gerakan ini ditransmisikan ke suatu titik oleh sistem tuas. Pengukur vakum kapsul, yang dirancang berdasarkan prinsip ini, menunjukkan tekanan pada skala linear, terlepas dari tekanan atmosfer eksternal.

Pengukur vakum diafragma DIAVAC

Pembacaan tekanan yang paling akurat sering kali diperlukan untuk tingkat di bawah 50 mbar. Dalam hal ini, pengukur vakum diafragma yang berbeda lebih cocok, yaitu DIAVAC, yang skala tekannya diperluas secara signifikan antara 1 dan 100 mbar. Bagian interior tempat sistem tuas (2) kepala pengukur berada (lihat Gbr. 3,3) dikosongkan ke tekanan referensi pref kurang dari 10 ^-3 mbar. Penutup ke bejana berbentuk diafragma bergelombang (4) dari baja khusus. Selama bejana tidak dikosongkan, diafragma ini ditekan dengan kuat ke dinding (1). Saat evakuasi meningkat, perbedaan antara tekanan yang akan diukur px dan tekanan referensi berkurang. Diafragma hanya bengkok sedikit pada awalnya, tetapi kemudian di bawah 100 mbar hingga tingkat yang lebih besar. Dengan DIAVAC, defleksi diafragma kembali ditransmisikan ke penunjuk (9). Secara khusus, rentang pengukuran antara 1 dan 20 mbar diperluas secara signifikan sehingga tekanan dapat dibaca dengan cukup akurat (hingga sekitar 0,3 mbar). Sensitivitas instrumen ini terhadap getaran agak lebih tinggi daripada untuk pengukur vakum kapsul.

Gambar 3,3 Bagian penampang pengukur vakum diafragma DIAVAC DV 1000.

Pelat dasar
Sistem tuas
Flensa sambungan
Diafragma
Pref tekanan referensi
Ujung pinch-off
Lembar cermin
Lembaran plexiglass
Jarum penunjuk
Ranjang kaca
Pelat pemasangan
Housing

Pengukur vakum kapsul mengukur tekanan secara akurat hingga 10 mbar (karena skala linear, pengukur ini paling tidak akurat pada ujung tekanan rendah skala). Jika hanya tekanan di bawah 30 mbar yang akan diukur, DIAVAC direkomendasikan karena pembacaannya (lihat di atas) jauh lebih akurat. Untuk persyaratan akurasi pengukuran yang sangat presisi, pengukur vakum diafragma presisi harus digunakan. Jika tekanan rendah harus diukur secara akurat dan karena alasan ini rentang pengukuran, misalnya hingga 100 mbar, dipilih, tekanan yang lebih tinggi tidak lagi dapat diukur karena pengukur ini memiliki skala linear. Semua pengukur vakum mekanis sensitif terhadap getaran hingga batas tertentu. Getaran kecil, seperti yang terjadi saat tersambung langsung ke pompa penyangga, umumnya tidak berbahaya.

Pengukur regangan/diafragma Piezo

Defleksi diafragma juga dapat diukur secara listrik sebagai "regangan" atau sebagai perubahan kapasitas. Di masa lalu, empat pengukur regangan, yang mengubah resistansinya saat diafragma dibelokkan, yaitu di bawah beban tarik, dipasang pada diafragma logam dalam rangkaian jembatan. Di Leybold, instrumen tersebut diberi nama khusus, yaitu MEMBRANOVAC. Kemudian, diafragma silikon yang mengandung empat "resistensi regangan" tersebut langsung di permukaannya digunakan. Pengaturan listrik sekali lagi terdiri dari sirkuit jembatan, dan arus konstan dimasukkan pada dua titik sudut yang berlawanan sementara sinyal tegangan linear yang proporsional terhadap tekanan diambil pada dua titik sudut lainnya. Gambar 3,4 menggambarkan prinsip pengaturan ini. Instrumen tersebut ditetapkan sebagai PIEZOVAC dan saat ini sebagai unit DI/DU2000 dan masih digunakan dalam banyak kasus.

Gambar 3,4 Sensor piezoelektrik (diagram dasar)

Pengukur diafragma kapasitansi

Mengukur regangan sebagai bagian dari sirkuit jembatan memberi Anda tingkat akurasi yang tinggi, tetapi memiliki kisaran yang terbatas. Metode yang lebih canggih adalah di mana defleksi diafragma diukur sebagai perubahan kapasitansi kapasitor pelat: satu elektroda tetap, yang lainnya dibentuk oleh diafragma. Ketika diafragma dibelokkan, jarak antara elektrode dan kapasitansi kapasitor berubah. Gbr. 3,5 menggambarkan prinsip pengaturan ini. Ini digunakan dalam rangkaian CEREVAC CTR. Sensor dengan diafragma logam dan sensor dengan diafragma keramik berbeda. Pengukur diafragma kapasitif digunakan mulai dari tekanan atmosfer hingga 1,10-4 mbar (di bawah 10-4 mbar, ketidakpastian pengukuran meningkat dengan cepat). Untuk memastikan defleksi diafragma yang memadai pada tekanan rendah seperti itu, diafragma dengan ketebalan berbeda digunakan untuk berbagai tingkat tekanan. Dalam setiap kasus, tekanan dapat diukur dengan sensor dengan akurasi 3 daya sepuluh:

1000 hingga 1 Torr
100 hingga 10 ^-1 Torr
10 hingga 10 ^-2 Torr
1 hingga 10 ^-3 Torr
10-1 hingga 10 ^-4 Torr

Untuk meningkatkan tingkat akurasi lebih lanjut, Anda juga dapat memanaskan sel kapasitif. Dalam hal ini, sel kapasitif sangat terisolasi terhadap suhu sekitar dan filamen pemanas kecil memanaskan sel ke suhu tetap. Ini membantu menghilangkan variasi akibat suhu sekitar yang berfluktuasi. Hal ini juga digunakan saat beroperasi dengan gas di mana Anda tidak ingin gas tersebut mengembun di dalam pengukur, yang jika tidak akan menjadi titik dingin dalam sistem.

Gambar 3,5 Sensor kapasitif (diagram dasar)

Jika tekanan yang akan diukur melampaui batas kisaran ini, disarankan untuk menggunakan unit multisaluran dengan dua atau tiga sensor.

Dengan demikian, pengukur diafragma kapasitansi merupakan, untuk semua tujuan praktis, satu-satunya instrumen pengukuran tekanan absolut yang terpisah dari jenis gas dan dirancang untuk tekanan di bawah 1 mbar. Saat ini tersedia dua jenis sensor kapasitif: