Понимание датчика Пирани

Манометр Пирани — это надежный измеритель теплопроводности, который используется для контроля давления в вакуумных системах. Марчелло Пирани предложил эту идею в 1906 году. Благодаря эффективному использованию термометра сопротивления в качестве нагревательного элемента датчик Пирани исключает использование термопары для определения температуры (как в датчике термопары).

В этой статье вы узнаете определение, применение, части, схему, работу, преимущества и недостатки манометра Пирани.

Что такое датчик Пирани?

Манометр Пирани — это надежный измеритель теплопроводности, используемый в вакуумных системах для измерения низкого давления. Он работает, подвешивая горячую металлическую проволоку в трубке и подвергая ее воздействию газовой среды под давлением. Для изготовления этих горячих металлических проводов используется тонкая вольфрамовая, никелевая или платиновая проволока.

Он работает, отслеживая изменение теплопроводности и используя эту информацию для расчета давления в системе. Этот манометр подходит для измерения давления в диапазоне от 0,1 до 100 Па при очень низком давлении. Манометр Пирани используется для измерения давления при низком давлении и высоком вакуумметрическом давлении. он использует график построения на основе полученных данных.

Схема датчика Пирани:

Конструкция и работа датчика Пирани

Металлическая нить (обычно платиновая) помещается в трубку, присоединенную к системе, вакуум в которой должен измеряться датчиком Пирани. Для соединения обычно используется соединение из матового стекла или фланцевый металлический соединитель, уплотненный уплотнительным кольцом. Нить накала подключена к электрической цепи, по которой после калибровки можно снять показания давления.

Когда электрический ток проходит по проводнику (платиновой нити), он нагревается. Поскольку молекулы газа сталкиваются с проволокой и отводят тепло, эта проволока, подвешенная в газе, будет отдавать тепло газу. Количество присутствующих молекул будет уменьшаться пропорционально падению давления газа (за счет вакуумных насосов), проводимость окружающей среды будет уменьшаться, и проволока будет терять тепло медленнее. Измерение теплопотерь — это косвенный способ определения давления.

Поскольку электрическое сопротивление провода колеблется в зависимости от его температуры, измерение сопротивления также показывает температуру провода. Мост теперь используется для определения изменения сопротивления нити накала. После калибровки изменение сопротивления нити датчика Пирани становится мерой приложенного давления.

Провод поддерживает постоянное сопротивление R в различных системах, управляя током I, протекающим через него. Для установки сопротивления можно использовать мостовую схему. К проводу приложена мощность I2R, и такая же мощность приложена к газу. В результате ток, необходимый для достижения этого равновесия, является мерой вакуума.

Манометр может выдерживать давление в диапазоне от 0,5 Торр до 103 Торр. Поскольку теплопроводность и теплоемкость газа могут изменить показания счетчика, может потребоваться калибровка устройства, прежде чем можно будет получить правильные показания. Другие инструменты, такие как манометр Пеннинга, используются для измерения более низких давлений.

Посмотрите видео ниже, чтобы узнать, как работает датчик Пирани:

Преимущества и недостатки датчика Пирани

Преимущества:

Ниже приведены преимущества манометра Пирани в различных приложениях.

• Они прочные и доступные по цене.
• При низком давлении он дает надежные результаты.
• Давление можно определить на расстоянии.
• Датчик термопары, который является другим типом датчика теплопроводности, не рекомендуется.
• Это предпочтительнее, потому что это в 10 раз быстрее и может контролировать более широкий диапазон давлений.

Недостатки:

Несмотря на преимущества манометра Пирани, все же существуют некоторые ограничения. Ниже приведены недостатки манометра Пирани в различных его применениях.

• Датчик Пирани необходимо регулярно проверять.
• Для калибровки датчика Пирани необходимо использовать разные газы.
• Для его работы требуется электричество.

Заключение

Манометр Пирани — это надежный измеритель теплопроводности, используемый в вакуумных системах для измерения низкого давления. Он работает, подвешивая горячую металлическую проволоку в трубке и подвергая ее воздействию газовой среды под давлением. Для изготовления проволоки из горячего металла используются тонкие вольфрамовые, никелевые или платиновые проволоки. Это все, что касается этой статьи, в которой обсуждаются определение, приложения, части, схема, работа, преимущества и недостатки калибровки Пирани.

Надеюсь, вы многому научитесь из прочитанного, если да, поделитесь с другими учениками. Спасибо за прочтение, увидимся!