真空測(cè)量就是真空度的測(cè)量,而真空度是指低于大氣壓力的氣體稀薄程度。以壓力表示真空度是由于歷沿用下來的,并不十分合理。壓力高意味著真空度低;反之,壓力低與真空度高相對(duì)應(yīng)。
真空計(jì)(真空規(guī))就是依據(jù)各種原理制作成用來測(cè)量真空狀態(tài)下壓力大小的真空傳感器。根據(jù)中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)(GB7665—87),傳感器(Transducer/Sensor) 的定義是:能感受規(guī)定的被測(cè)量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的器件或裝置。傳感器是一種以一定的精確度把被測(cè)量對(duì)象轉(zhuǎn)換為與之有確定對(duì)應(yīng)關(guān)系的、便于應(yīng)用的某種物理量的測(cè)量裝置。真空計(jì)(真空規(guī))就是以一定的精度將真空壓力轉(zhuǎn)化為有確定關(guān)系的電壓電流值的測(cè)量裝置,是傳感器的一種,在一個(gè)系統(tǒng)中的功能和溫度計(jì),磁力計(jì),光感計(jì)等等,沒有什么本質(zhì)的區(qū)別。
上海伯東德國普發(fā)Pfeiffer提供全套的真空測(cè)量產(chǎn)品,既有單獨(dú)測(cè)量,及時(shí)供有關(guān)人員讀取的,也有可供自動(dòng)化系統(tǒng)采用的;既有測(cè)量低真空的,也有測(cè)量高真空的;既有正常環(huán)境下使用的,也有特殊環(huán)境如高輻射,腐蝕氣體等情況下使用的。
選用真空計(jì),一般要考慮以下幾個(gè)方面:
1),信號(hào)的接受。真空計(jì)將真空壓力轉(zhuǎn)換成電信號(hào)后,可有兩種形式被系統(tǒng)接受,可以是數(shù)字信號(hào),可以是模擬信號(hào)。根據(jù)系統(tǒng)的需要來選擇。
2),真空測(cè)量范圍。不同的真空計(jì),量程是不一樣的,我們需要根據(jù)不同工藝的不同真空要求來選擇對(duì)應(yīng)的真空計(jì)。真空包裝用的真空計(jì)和半導(dǎo)體鍍膜用的真空計(jì)肯定是不一樣類型的產(chǎn)品。
3),使用的環(huán)境。很重要一點(diǎn)就是有,還有就是有無腐蝕,污染是否嚴(yán)重等等都需要考慮,才能選擇一款適用的真空計(jì)。
4),要求的精度。如果選用的一款真空計(jì)測(cè)出來的數(shù)據(jù),根本不能讓你相信,精度達(dá)不到要求,那還不如不測(cè)?;蛘哒`差超出了工藝的要求,就會(huì)給生產(chǎn)過程帶來麻煩,產(chǎn)品質(zhì)量受影響,也是得不償失的。
下面詳細(xì)介紹,Pfeiffer 德國普發(fā)為不同的使用情況提供的可供選擇的產(chǎn)品
一, 根據(jù)系統(tǒng)接口類型
1, 客戶系統(tǒng)選用通用的工業(yè)總線標(biāo)準(zhǔn),如RS-232,RS-485,Profibus 等等,Pfeiffer 德國普發(fā)可提供數(shù)字型真空計(jì) DigiLineTM 系列產(chǎn)品供使用。數(shù)字型真空計(jì)采用數(shù)字信號(hào)接口,屬于通用標(biāo)準(zhǔn)接口,可與系統(tǒng)接口直接連接。具有信號(hào)穩(wěn)定,傳輸距離遠(yuǎn)的特點(diǎn),布線經(jīng)濟(jì)方便,系統(tǒng)組織靈活多變
型號(hào) | 連接尺寸 DN | 測(cè)量范圍mbar | 極限壓力 | 工作環(huán)境溫度 | |
值 | 最小值 | bar | °C | ||
CPT 200 | DN 16 ISO-KF | 2000 | 1 | 4 | +5 - +50°C |
PPT 200 | DN 16 ISO-KF DN 16 CF-F | 1000 | 1.10-4 | 4 | +5 - +50°C |
RPT 200 | DN 16 ISO-KF DN 16 CF-F | 1200 | 1. 10-4 | 4 | +5 - +50°C |
HPT 200 | DN 40 ISO-KF DN 16 CF-F | 1000 | 5. 10-10 | 4 | +5 - +50°C |
MPT 200 | DN 25 ISO-KF DN 40 ISO-KF DN 40 CF-F | 1000 | 5.10E-9 | 4 | +5 - +50°C |
Pfeiffer 同時(shí)提供通訊協(xié)議,客戶可在PC或PLC上自己編寫解碼軟件,進(jìn)行數(shù)據(jù)處理或數(shù)據(jù)顯示。也可使用 Pfeiffer 提供的專用處理軟件DokuStar Plus。
2, 客戶系統(tǒng)沒有選用任何標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)總線,只是用普通的 I/O 來獲取數(shù)據(jù),Pfeiffer可提供皮拉尼真空計(jì) ActiveLine 系列產(chǎn)品供使用。這系列產(chǎn)品只要客戶系統(tǒng)控制部分有模擬信號(hào)通道,客戶就可以讀取到真空壓力數(shù)值的大小。Pfeiffer 提供的 ActiveLine 產(chǎn)品系列輸出的模擬信號(hào)為:0-10V的電壓,客戶系統(tǒng)得到這個(gè)信號(hào)后,根據(jù) Pfeiffer 提供的計(jì)算公式,進(jìn)行信號(hào)計(jì)算轉(zhuǎn)換,可以得到對(duì)應(yīng)的真空度。
ActiveLine 模擬信號(hào)真空計(jì)系列產(chǎn)品如下表:
產(chǎn)品類型 | 產(chǎn)品名稱 | 測(cè)量值 | 測(cè)量最小值 |
Active piezo transmitter | APR 2XX | 55000 mbar | 1E-1 mbar |
Active capacitative transmitter | CMR XXX | 1100 mbar | 1E-5 mbar |
Active Pirani transmitter | TPR 28X | 1000 mbar | 5E-4 mbar |
Active Pirani/capacitative transmitter | PCR 260 | 1500 mbar | 5E-4 mbar |
Active cold cathode transmitter | IKR 2XX | 2E-2 mbar | 5E-11 mbar |
Active Pirani/cold cathode transmitter | PKR 2XX | 1000 mbar | 5E-9 mbar |
Active hot cathode transmitter | IMR 265 | 1000 mbar | 2E-6 mbar |
Active Pirani/Bayard-Alpert transmitter | PBR 260 | 1000 mbar | 5E-10 mbar |
上述兩種接口形式真空計(jì)的讀數(shù),除了用對(duì)應(yīng)的接口被系統(tǒng)控制器PC或PLC接收外,還可以用Pfeiffer對(duì)應(yīng)的控制器連接,進(jìn)行離線式的真空數(shù)據(jù)讀取。數(shù)字型真空計(jì)DigiLineTM 系列產(chǎn)品對(duì)應(yīng)的Pfeiffer控制器為:DPG 101,DPG 109。其中DPG 101可控制1個(gè) DigiLineTM真空計(jì),顯示1個(gè)真空計(jì)的讀數(shù),DPG 109控制9個(gè) DigiLineTM真空計(jì),顯示9個(gè)真空計(jì)的讀數(shù)。ActiveLine 皮拉尼真空計(jì)系列產(chǎn)品對(duì)應(yīng)的有3種控制器:TPG 261,TPG 262,TPG 256 A,無論何種皮拉尼真空計(jì)都可以接到這3種控制器上,可自動(dòng)識(shí)別,自動(dòng)轉(zhuǎn)換
二, 根據(jù)測(cè)量范圍
真空壓力大小的劃分:
粗略真空 (Rough vacuum) :1000 ~ 1 (mbar)
中度真空 (Medium vacuum): 1 ~ E-3 (mbar)
高真空 (High vacuum): E-3 ~ E-7 (mbar)
超高真空 (Ultra-high vacuum): < E-7 (mbar)
對(duì)高低不同的真空進(jìn)行測(cè)量,所用到的真空計(jì)類型也各不相同。如下表:
真空范圍 | 真空計(jì)選擇 |
粗略真空 | 應(yīng)力薄膜真空計(jì)(APR 250,APR 260,APR 265,APR 267等等)、 電容薄膜真空計(jì)(CMR 361,CMR 362,CMR 271,CMR 272等等) |
中真空 | 電容薄膜真空計(jì)(CMR 363,CMR 364,CMR 273,CMR 274等等)、 皮拉尼(Pirani)真空計(jì)(PPT 100,TPR 280,TPR 281等等) |
高真空 | 冷陰極離子真空計(jì)(IKR 251,IKR 261 IKR 270等等)、 熱陰極離子真空計(jì)(IMR 265,PBR 260等等) |
Pfeiffer提供從正常大氣壓1000 mbar到超高真空1E-11mbar全范圍的真空測(cè)量計(jì),既有分段測(cè)量真空計(jì),也有全量程真空計(jì),可根據(jù)需要選用。
三, 根據(jù)使用環(huán)境
1,腐蝕性環(huán)境
如果所測(cè)真空對(duì)象中有酸性,堿性等腐蝕性氣體,如SO2,NH3,CL2等等,選用的真空配件包括真空計(jì),都必須是抗腐蝕的。不然會(huì)造成測(cè)量不準(zhǔn),真空計(jì)損壞等等一系列問題。
Pfeiffer的數(shù)字型真空計(jì)DigiLineTM系列都不防腐蝕,所以在腐蝕性環(huán)境中無法使用,只能選用皮拉尼真空計(jì)ActiveLine系列產(chǎn)品。Pfeiffer的皮拉尼真空計(jì)系列包含防腐蝕真空計(jì),覆蓋全部真空測(cè)量范圍。如應(yīng)力(Piezo)薄膜真空計(jì)全系列,電容薄膜真空計(jì)全系列,皮拉尼(Pirani)真空計(jì)TPR 281,冷陰極離子真空計(jì)全系列,熱陰極離子真空計(jì)等等,都具有防腐蝕功能。
Pfeiffer的防腐蝕真空計(jì),是通過使用防腐蝕探測(cè)元件,防腐蝕密封件,接口部分選用不銹鋼,來實(shí)現(xiàn)整個(gè)真空計(jì)的防腐蝕功能。
2,強(qiáng)輻射環(huán)境
對(duì)于在輻射環(huán)境中使用的真空計(jì),Pfeiffer還提供了一個(gè)系列產(chǎn)品:模擬型真空計(jì)ModulLine。ModulLine只有探頭部分,沒有任何電子線路部分,所以適用于高輻射環(huán)境中。這類產(chǎn)品必須要和真空計(jì)控制器TPG 300一起使用,TPG 300內(nèi)的控制板是可以根據(jù)客戶的需要靈活配置的。TPG 300的輸出接口板既有工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)總線接口如RS-232,RS-485等,也有繼電器功能輸出。
3,污染嚴(yán)重的環(huán)境
對(duì)于測(cè)量對(duì)象是有粉塵和污染嚴(yán)重的情況,一個(gè)選用抗污染能力強(qiáng)的真空計(jì),如應(yīng)力(Piezo)薄膜真空計(jì)全系列,電容薄膜真空計(jì)全系列。另一個(gè)只能在安裝位置和安裝方式上去考慮,盡量減輕污染對(duì)真空計(jì)的影響。使用過程中也需要加強(qiáng)檢查和保養(yǎng),才能達(dá)到較好的使用效果。如對(duì)高真空和超高真空的測(cè)量,只能選用離子真空計(jì),而離子真空計(jì)對(duì)污染和濺鍍性氣體都比較敏感,這種情況下,就只能在安裝和使用上去想辦法了。
四, 要求的精度和精密度
一款傳感器的精度和精密度,受測(cè)量原理及傳感器生產(chǎn)質(zhì)量影響,改良程度是有一定限度的。真空計(jì)的測(cè)量精度主要是受測(cè)量原理的影響,特別是高真空及超高真空的測(cè)量,受空氣成分的影響很大,甚至需要用系數(shù)來修正。Pfeiffer 系列真空計(jì)的精度如下表:
真空計(jì)類型 | 精度 | 精密度 | 測(cè)量范圍 |
應(yīng)力薄膜真空計(jì) | 1-2% | - | 低真空 |
電容薄膜真空計(jì) | 0.2-0.5% | - | 低中真空 |
皮拉尼真空計(jì) | ±15% | ±2% | 中真空 |
冷陰極真空計(jì) | ±30% | ±5% | 高真空 |
熱陰極真空計(jì) | 15% | 5% | 高真空 |
從上表中可以看出:對(duì)低中真空的測(cè)量精度,要比對(duì)中高真空的測(cè)量精度高,其中電容薄膜真空計(jì)的精度要比壓力(Piezo)薄膜真空計(jì)的精度高一個(gè)數(shù)量級(jí)。對(duì)高真空和超高真空的測(cè)量,熱陰極真空計(jì)的精度和精密度都要比冷陰極真空計(jì)高。
上海伯東德國普發(fā)Pfeiffer提供了真空測(cè)量的全系列產(chǎn)品包括:通訊接口,測(cè)量范圍,是否防腐蝕,苛刻的使用環(huán)境,精度要求等等。根據(jù)客戶的要求,總能在Pfeiffer的產(chǎn)品中找到合適的。