Měření proudu plynu I = PS • měření malých proudů plynu v vakuové technice • průtokoměry Výběr průtokoměru: • přesnost • reprodukovatelnost • měřící rozsah (S.Daďo, L.Bejček, A. Platil: Měření průtoku a výšky hladiny, Ben,Praha 2005) Měření malých proudů plynu v vakuové technice • plynová byreta • měření pomocí kapky Hg • měření pomocí vodivosti • měření na základě silového působení • dynamická expanze Plynová byreta Obr. 5.94. Jednoduché zařízení na měření a prípravu určitého proudu plynu ľ — zásobník; 1" — trubice; 2 - k nádobě s kapalinou; 3 - kohouty; 4 — vpouštěcí kohouty; 5 — k vakuové aparatuře Obr. 7-43a. Měření proudu plynu vpouštěného do vakuového systému. B — byreta Vt — kohout h — posun výšky hladiny P — zásobní objem plynu M — manometr VS— vakuový systém. K, — vpouštěcí kohout Obr. 13: Plynová mikrobyreta: M - měrná kapilára s dělením podle objemu; Z - zásobník kapaliny; O - ochranná nádobka; K - kohout (pro vyrovnání tlaků), P - přívod plynu; JV - jehlový ventil pro řízené napouštění plynu do vakua. Měření pomocí vodivosti Í 7 I k vyvevč Obr. 5.95. Vakuové zařízení pro měření proudu plynu 1,2 - vakuometry; G - trubice se známou vodivostí I = G(pi - P2) Obr. 7-45. Mčření proudu plynu vpouštěného do vakuového systému (metoda dle Trendclen-burga a Hengevossc) Mu M» — munomctry PS — pomocný vakuový systém — vpouštěcí ventil ZS — zásobní systém V%% Vt — ventily DV —■ difú/ni vývčva MV — elektromagnelieký ventil RV — rotační výveva OMV — elektronický obvod ovlá- F — 2ásobní plyn dající MV podle údaje Ml VS — vakuový systém, do nějž se vpouští plyn. I = G(pi-P2)£ t - celkový čas, ť - doba otevření ventilu. Tlak v pomocném vakuovém systému: ~ 1 — 2.10~7 torr F = (Pi - P2)7Tľ2 -nm(va + u) - -nm(va - u) 7Tľ2 7T o 4 u o /27rm 2 F = -nm4vaU7rr2 = p—7rr2 = puW -j-^r71"^ 8 va. V kT I Trrfp F = ÄÍ^I I kT Vn Dynamická expanze F6450 13 / 39 Etalon na principu dynamické expanze rozsah 1.10"1 - lCTePa chyba měření 0.6% - 2% iw = l(š + č T Vi - V2 I = p- ti - t2 Průtokoměry plováčkové průtokoměry turbínové průtokoměry ultrazvukové průtokoměry průtokoměry založené na Coriolisově sile průtokoměry založené na tlakové diferenci průtokoměry tepelné Re QVlD Re<2000 laminárníproudění 2000100 Turbina 0,02 % z údaje 25:1 5000 Vírový 0,2% z údaje 15:1 5000 Elektromagnetický 0,1 % z údaje >100:1 2000 Ultrazvukový (Doppler) 0,5 % z údaje >20:1 5000 Ultrazvukový (klasický) 0,25 % z údaje >20:1 10000 Coriolisův 0,02 % z údaje >100:1 1000 Tepelný 0,5 % z údaje >100:1 5000 Vážicí systémy 0,01 % z údaje 50:1 >100 LDA 0,02 % z údaje 2000:1 >100 Značkovací 1 % z údaje 1000:1 5000 Přepady (otevřené kanály) 1-2 % z údaje 400:1 Žlaby (otevřené kanály) 1-2 % z údaje 120:1 - Korelace 0,5 % z údaje 100:1 5000 F6450 19 / 39 Plováčkové průtokoměry '6450 20 / 39 A ( ^ + Pi ) + Vg£ = AP2 + Vg£2 A2 - plocha mezi plovákem a trubicí, Q2 - hustota plováku, Cd -koeficient ztrát - pro turbulentní proudění přibližně konstantní Turbínové průtokoměry senzor průchodu lopatek -frekvence impulzů úměrná průtoku rotor turbíny - úhlová rychlost úměrná průtoku o Ultrazvukové průtokoměry Obr. 10.1 Ultrazvukové senzory průtoku: a) princip, Vx, V2 j e označení pro vysílací a Px, P2 přijímací funkci měniče, b) prodloužení dráhy šířeni ultrazvukového vlnění reflektory R 4 □ ► 4 & > 4 -š ► 4 š ► -Š O^O F6450 23 / 39 Změna rychlosti nebo frekvence ultrazvukového vlnění průchodem kapalinou. frekvence 500 kHz - 1MHz spíše se používají pro měření kapalin, i kryokapalin (tekutý argon, dusík, helium) Průtokoměry založené na Coriolisově sile F6450 25 / 39 F6450 26 / 39 nulový nulový průtok průtok ♦f. průtok průtok amplituda kmitů 0.1/xm, rezonanční kmitočet 500-700 Hz '6450 29 / 39 dvojité smyčky Obr. 12.14 Mikromechanicky zhotovený Coriolisův průtokoměr max. průtok 5 ml.h-1, frekvence kmitů 8 kHz, vstupní otvor 0.5 mm 4 & > 4 -š ► 4 š ► -Š O^O F6450 30 / 39 Průtokoměry založené na tlakové diferenci F6450 31 / 39 vtokplynu ~i— membrána r p++Si proud plynu J p II II dielektrikum elektroda Termoanemometr T média P topení *1 JJJJJJ TYTYYN JJJJJJ R senzoru R topení konstantní rozdíl teplot Kalorimetrický hmotnostní průtokoměr Diferenční termoanemometr Indikace teplotního a) b) Snímač průtoku na Si čipu 2x6 mm [15- průtok 2 - 500 ml.h 1, přesnost měření 2%, příkon vyhřívání 5-50 mW, reakční doba < 2 ms