ДАТЧИКИ ВАКУУМА и разрежения Вакуумметры кратко

Привет, Вы узнаете о том , что такое датчики вакуума, Разберем основные их виды и особенности использования. Еще будет много подробных примеров и описаний. Для того чтобы лучше понимать что такое датчики вакуума, разрежения вакуумметры , настоятельно рекомендую прочитать все из категории Датчики и сенсоры, Технические измерения и измерительные приборы .

датчики вакуума " src="/th/25/blogs/id7957/9c04f0ea09605a256ac44185504f2895.jpg" />

Универсального метода или средства измерения вакуума не существует. При измерении давления основываются на различных физических закономерностях, прямо или косвенно связанных с давлением или плотностью газа. Единица давления в системе СИ – ньютон на квадратный метр (Н/м 2 ). Диапазоны измерения вакуума различными вакуумметрами представлены на рисунке 12.1.

В электронных ионизационных вакуумметрах ионизация проводится потоком электронов. Для измерения давления до 10-5 Н/м 2 (10-7 мм. рт. столба) применяют ионизационный радиоизотопный вакуумметр (альфатрон) (см. рис. 12.2.). Магнитный электроразрядный вакуумметр (см. рис. 12.3.) допускает измерение вакуума до 10-12 Н/м 2 (10-14 мм. рт. столба). Он содержит плоскопараллельный катод (К) из двух пластин и кольцевой анод (А), плоскость которого параллельна катодным пластинам, расположенным в

колбе (трубке). Колба располагается в магнитном поле напряженностью Н=32 ка/м (400 э), направление магнитного поля перпендикулярно пластинам.

Если в силоизмерительных датчиках подвижность его элементов нежелательна, то использовать ранее описанные нетчики нельзя. Надежность и качество контроля, управления и регулирования повышаются, если измеряемая механическая величина воздействует непосредственно на преобразователь (датчик), минуя промежуточные звенья, т. е. когда чувствительный элемент датчика и преобразователь представляют одно целое. 106 К таким датчикам относятся преобразователи, основанные на использовании магнитоупругого эффекта и пьезоэффекта, т. е. магнитоупругие, магнитоанизотропные и пьезоэлектрические датчики.

Известно явление магнитострикции, при котором под действием внешнего магнитного поля изменяются ориентация материала и линейные размеры образца из намагничиваемого материала.

Существует явление обратное магнитострикции, это магнитоупругий эффект. Магнитоупругим эффектом называют эффект изменения магнитных свойств материала под влиянием механических деформаций. Под влиянием упругой деформации изменяются форма кристаллической решетки ферромагнитного материала и ориентация вектора самопроизвольной намагниченности Js в решетке. Между изменением размеров ферромагнитного тела в направлении действия внешнего намагничивающего поля H и изменением индукции B под действием внешних механических напряжений σ существует зависимость

Магнитный поток Ф=BS=4πJsS, где S – поперечное сечение образца. Об этом говорит сайт https://intellect.icu . При деформации растяжения ферромагнитного материала во внешнем магнитном поле H>Hs магнитный поток изменяется за счет изменения самопроизвольной намагниченности Js, т. е.

Выражая dS/S через модуль упругости E, механическое напряжение σ и коэффициент поперечного изменения размеров ε, можно записать

Пренебрегая вычитаемым ввиду малости ε 2 , можно записать

Отсюда видно, что изменеие магнитного потока при деформации ферромагнитного образца зависит от изменения его намагниченности Js, механических свойств и размеров.

В результате механических напряжений, при заданной напряженности магнитного поля H, изменяется величина магнитной индукции В. Т. к. B=μH, то при воздействии механических напряжений, при H=const, изменяется магнитная проницаемость ферромагнетика. Относительное изменение μ при механических напряжениях имеет зависимость

где λ0 – начальная магнитострикция. Эффект изменения магнитных свойств ферромагнитных материалов от механических напряжений при действии внешнего усилия использован в магнитоупругих датчиках (см. рис. 12.4.). В датчике на замкнутый магнитопровод намотаны несколько обмоток. Магнитное сопротивление потоку Rмl/μS, где l и S – длина и сечение магнитопровода. Индуктивность намагничивающей катушки определяется по L=w2 /zм, а E2 вторичной обмотки выражается как

где I – намагничивающий поток, f – частота тока, ε – коэффициент формы кривой перемагничивания.

Чувствительность такого датчик

носит нелинейный характер. Его достоинства – высокая чувствительность (k≈200 для пермаллоя и k≈80 для технической стали) и высокая эксплуатационная надежность, а недостатки – наличие нестабильности характеристик и петли гистерезиса. Анизотропия свойств ферромагнетиков проявляется в существенном отличии затрат на намагничивание в зависимости от направления внешнего поля относительно пространственной диагонали кристалла железа. Кристалл железа имеет форму куба, вдоль ребра куба [100] – намагничивание идет с min затратами, вдоль диагонали грани куба [110] – ось среднего намагничивания, намагничивание идет с затруднениями, а вдоль пространственной диагонали [111] – ось трудного намагничивания, намагничивание идет с max затратами.

При намагничивании магнитострикция , в этом состоит анизотропия.

Горячекатаная сталь имеет незначительную анизотропию, а у холоднокатаной стали – ее величина в несколько раз больше. Под влиянием внешних механических напряжений магнитные свойства материала претерпевают изменения во всех направлениях с различной интенсивностью и с различными знаками в зависимости от внешнего магнитного поля, т. к. изменяется магнитная анизотропия материала. Магнитоанизотропный датчик (см. рис. 12.5.) прямоугольник ферромагнитного материала с четырьмя, расположенными на взаимно перпендикулярных диагоналях, отверстиями, куда в диагонально противоположные отверстия укладывается две обмотки.

Э. д. с. во вторичной обмотке описывается выражением

где: c – коэффициент формы кривой перемагничивания;q – конструктивный фактор, зависящий от размеров магнитопровода и расстояния между отверстиями; B – магнитная индукция; S – сечение магнитопровода, определяющее сопротивление магнитному потоку, α=f(F) – угол между направлением магнитного потока и плоскостью катушки w2

. Для расширения, в сторону увеличения, нагрузочной способности промышленностью выпущены датчики из листовой холоднокатаной электротехнической стали по виду, представленному на рис. 12.6., где обе обмотки рассредоточены вдоль пакета сердечника

Такие датчики приемлемы для контроля статических усилий, например транспортных (авто- и железнодорожных), т. к. они работают при F=n100 кг. 110 Для непосредственного измерения упругих деформаций, при F≤1,0 кг, могут быть использованы пьезоэлектрические датчики (см. рис. 12.7.).

В них под действием сил упругих деформаций генерируется э. д. с. по нелинейному закону (см. рис. 12.8.)

Типичные датчики силы по рис. 7. представляют собой кварцевые или пьезокерамические шайбы (пластины) с нанесенными способом вжигания серебра электродами. Их преимущества – малые размеры и вес, а недостатки – трудно изготовить датчик на нагрузки F<10 H, когда диаметр шайбы сильно уменьшается, и наличие стекания заряда (см. рис. 12.9).

Хотя Cд≈10 пФ, Rутечки≈1013 Ом, fmin≈2×10-4 Гц, но общая постоянная времени датчика τ≈10-3 сек. Из-за стекания заряда уже через 1 сек имеет место погрешность в 103 раз. Использование прямого пьезоэффекта обеспечивает в полной мере измерение только динамических и квазистатических сил, поэтому эти датчики используют для фиксации наличия касания. Для измерения сил в статике приемлем пьезоэлектрический трансформатор (см. рис. 12.10.), в котором на одном торце шайбы размещается два электрода, а на другом один, датчик питается от внешнего источника переменного напряжения Uвх, выходной сигнал U=f(F), но U≠f(t)

Для повышения чувствительности пьезоэлектрического трансформатора его строят по схеме, приведенной на рис. 12.11., т. е. пьезоэлементы в нем 112 набирают в стопу через демпфирующие из диэлектрика (показано желтым цветом) прокладки, а электрически последовательно соединяют через усилители тока.

Такой датчик приемлем для измерений на F≈0,01 г., он находит применение в точной весоизмерительной технике.

Анализ данных, представленных в статье про датчики вакуума, подтверждает эффективность применения современных технологий для обеспечения инновационного развития и улучшения качества жизни в различных сферах. Надеюсь, что теперь ты понял что такое датчики вакуума, разрежения вакуумметры и для чего все это нужно, а если не понял, или есть замечания, то не стесняйся, пиши или спрашивай в комментариях, с удовольствием отвечу. Для того чтобы глубже понять настоятельно рекомендую изучить всю информацию из категории Датчики и сенсоры, Технические измерения и измерительные приборы

Из статьи мы узнали кратко, но содержательно про датчики вакуума