Měření proudu plynu i = pS • měření malých proudů plynu v vakuové technice • průtokoměry Výběr průtokoměru: • přesnost • reprodukovatelnost • měřící rozsah Měření malých proudů plynu v vakuové technice • plynová byreta • měření pomocí kapky Hg • měření pomocí vodivosti • měření na základě silového působení • dynamická expanze Vakuová fyzika 2 □ ťš1 2/44 Plynová byreta T 1 \2 Obr. 5.94. Jednoduché zařízení na měření a přípravu určitého proudu plynu ľ — zásobník; 1" — trubice; 2 — k nádobě s kapalinou; 3 - kohouty; 4 - vpouštěcí kohouty; 5 - k vakuové aparatuře J. Groszkowski: Technika vysokého vakua, SNTL, Praha 1981 □ Vakuová fyzika 2 = Obr. 7-43a. Měření proudu plynu vpouštěného do vakuového systému. B — byreta V2 — kohout h — posun výšky hladiny P — zásobní objem plynu M — manometr VS— vakuový systém. Vx — vpouštěcí kohout L. Pátý: Fyzika nízkých tlaků, Academia, Praha 1968 Vakuová fyzika 2 4/44 Obr. 13: Plynová mikrobyreta: M - měrná kapilára s dělením podle objemu; Z - zásobník kapaliny; 0 - ochranná nádobka; K - kohout (pro vyrovnání tlaků), P - přívod plynu; JV - jehlový ventil pro řízené napouštění plynu do vakua. J.KrákCvičení z vakuové techniky, JV 0 ČVUT Praha 1996 □ {3 Obr. 7-43b. Měření objemu plynu cirkulující kapkou P — vpouštěný plyn VS — vakuový systém, do nějž se vpouští plyn. L. Pátý: Fyzika nízkých tlaků, Academia, Praha 1968 Vakuová fyzika 2 6/44 Měření pomocí vodivosti J l -i T k i/v k výveve Obr. 5.95. Vakuové zařízení pro měření proudu plynu 1,2 - vakuometry; G - trubice se známou vodivostí J. Groszkowski: Technika vysokého vakua, SNTL, Praha 1981 I = G(pi - P2) Vakuová fyzika 2 Obr. 7-45. Měření proudu plynu vpouštěného do vakuového systému (metoda dle Trendelen-burga a Hengevosse) A/j, M2 — manometry V1 — vpouštěcí ventil Vlf V% — ventily M V — elektromagnetický ventil OMV — elektronický obvod ovládající M V podle údaje M1 PS — pomocný vakuový systém ZS — zásobní systém D V — difúzni vývěva R V — rotační vývěva P — zásobní plyn VS — vakuový systém, do nějž se vpouští plyn. L. Pátý: Fyzika nízkých tlaků, Academia, Praha 1968 Vakuová fyzika 2 8/44 ť I = G(pi -P2)- t - celkový čas, ť - doba otevření ventilu Tlak v pomocném vakuovém systému: ^ 1 - 2 x 10~7 hPa Vakuová fyzika 2 9/44 Měření na základě silového působení Fyzika nízkých tlaků, Academia, Praha 1968 (Pi - P2)tH2 = tt , 2 7ľ L-nm(va + u) - -nm(va - u 7ľ 9 4u o /27ľm 2 F = -nm4vaU7rr2 = p—ttt2 = puW -r^r^ľ2 8 va V kT Dynamická expanze P.KIenovsky, Bakalárska práce, Brno 2006 □ = 5 ^) <\(y Vakuová fyzika 2 P.KIenovsky, Bakalářská práce, Brno 2006 □ Vakuová fyzika 2 13 / 44 Etalon na principu dynamické expanze rozsah 1 x 10 1 — 10 b Pa chyba měření 0, 6% — i-6 o T , 1 1 Pref = 1 I g G I = p Vi - v2 ti — Í2 Vakuová fyzika 2 14 / 44 Průtokoměry plováčkové průtokoměry turbínové průtokoměry ultrazvukové průtokoměry průtokoměry založené na Coriolisově síle průtokoměry založené na tlakové diferenci průtokoměry tepelné Re = guD 7] Re<2000 laminárníproudění 2000100 Turbina 0,02 % z údaje 25:1 5000 Vírový 0,2 % z údaje 15:1 5000 E1 ektromagn eti cký 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 Vážící 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 S.Ďaďo, LBejček, A. Platil: Měřeni průtoku a výšky hladiny, Ben, Praha 2005 □ Vakuová fyzika 2 Plováčkové průtokoměry S.Ďaďo, LBejček, A. Platil: Měření průtoku a výšky hladiny, Ben, Praha 2005 □ i3 ► < 1 ► < > Vakuová fyzika 2 20 / 44 A + Pl ) + Vg^ = Ap2 + VgQ2 qv = CdA21/^í--l) =f(A2) A Q A.2 - plocha mezi plovákem a trubicí, Q2 - hustota plováku, Cd - koeficient ztrát - pro turbulentní proudění přibližně konstantní Vakuová fyzika 2 21 / 44 Turbínové průtokoměry senzor průchodu lopatek -frekvence impulzů úměrná průtoku rotor turbíny - úhlová rychlost úměrná průtoku S.Dado, LBejček, A. Platil: Měření průtoku a výšky hladiny, Ben, Praha 2005 Vakuová fyzika 2 22 / 44 Ultrazvukové průtokoměry v p b) Obr. 10.1 Ultrazvukové senzory průtoku: a) princip, Vp V2 je označení pro vysílací a P2 přijímací funkci měniče, b) prodloužení dráhy šířeni ultrazvukového vlnění reflektory R S.Ďaďo, LBejček, A. Platil: Měření průtoku a výšky hladiny, Ben, Praha 2005 □ Vakuová fyzika 2 23 / 44 Změna rychlosti nebo frekvence ultrazvukového vlnění průchodem kapalinou. frekvence 500 kHz - 1 M Hz spíše se používají pro měření kapalin i kryokapalin (tekutý argon, dusík, helium) □ Vakuová fyzika 2 Průtokoměry založené na Coriolisově sile CO CO n AI v w X Am -F 3— S.Ďaďo, LBejček, A. Platil: Měření průtoku a výšky hladiny, Ben, Praha 2005 Vakuová fyzika 2 S.Ďacľo, LBejček, A. Platil: Měření průtoku a výšky hladiny, Ben, Praha 2005 Vakuová fyzika 2 26 / 44 amplituda kmitů 0,8 mm, rezonanční kmitočet 100-250 Hz S.Daďo, LBejček, A. Platil: Měření průtoku a výšky hladiny Ben, Praha S.Ďaďo, LBejček, A. Platil: Měření průtoku a výšky hladiny, Ben, Praha 2005 v = 0 Fr = -2m.v.co m = částice co = úhlová rychlost v = radiální rychlost Fc = Coriolisova síla B co co = úhlová rychlost Fc = Coriolisova síla Acp = fázový posuv A, B = senzory t = čas A(p = Fc - rh amplituda kmitů 0,1 fim, rezonanční kmitočet 500-700 Hz S.Ďaďo, LBejček, A. Platil: Měření průtoku a výšky hladiny, Ben, Praha 2005 Vakuová fyzika 2 = 29 / 44 trubice ve tvaru dvojité smyčky Obr, 12.14 Mikromechanicky zhotovený Coriolisův průtokoměr max. průtok 5 ml.h-1, frekvence kmitů 8 kHz, vstupní otvor 0,5 mm S.Daďo, LBejček, A. Platil: Měření průtoku a výšky hladiny, Ben, Praha 2005 Vakuová fyzika 2 30 / 44 Průtokoměry založené na tlakové diferenci Diferenční tlakoměr clona S.Ďaďo, LBejček, A. Platil: Měření průtoku a výšky hladiny, Ben, Praha 2005 Vakuová fyzika 2 31 / 44 vtok plynu membrána proud plynu J P1 dielektrikum elektroda S.Ďaďo, LBejček, A. Platil: Měření průtoku a výšky hladiny, Ben, Praha 2005 Vakuová fyzika 2 - 1 'OQ.O 32 / 44 laminární proudění, qv = f(p) S.Ďaďo, LBejček, A. Platil: Měření průtoku a výšky hladiny, Ben, Praha 2005 Vakuová fyzika 2 33 / 44 Venturiho trubice Klasická Venturiho trubice ([4-12]) S.Daďo, L.Bejček, A. Platil: Měření průtoku a výšky hladiny, Ben, Praha 2005 Vakuová fyzika 2 34 / 44 rermoanemometr T média P topení R senzoru R topení konstantní rozdíl teplot S.Ďaďo, LBejček, A. Platil: Měření průtoku a výšky hladiny, Ben, Praha 2005 Vakuová fyzika 2 35 / 44 Kalorimetrický hmotnostní průtokoměr T S.Ďaďo, LBejček, A. Platil: Měření průtoku a výšky hladiny, Ben, Praha 2005 Vakuová fyzika 2 36 / 44 ?5 t-CZ3-ĽZh Diferenční termoanemometr S.Ďaďo, LBejček, A. Platil: Měření průtoku a výšky hladiny, Ben, Praha 2005 Vakuová fyzika 2 37 / 44 v Indikace teplotního rozdílu Hodnota průtoku Topení T2j a) S.Ďaďo, LBejček, A. Platil: Měření průtok Vakuová fyzika 2 a výšky hladiny, Ben, Praha 2005 38 / 44 S.Ďaďo, LBejček, A. Platil: Měření průtoku a výšky hladiny, Ben, Praha 2005 Vakuová fyzika 2 39 / 44 Snímač průtoku na Si čipu 2x6 mm [15-12] S.Ďacľo, LBejček, A. Platil: Měření průtoku a výšky hladiny, Ben, Praha 2005 průtok 2 - 500 ml.h-1, přesnost měření 2%, příkon vyhřívání 5-50 mW, reakční doba < 2 ms Vakuová fyzika 2 40 / 44 Deformační průtokoměry Zásuvný deformační průtokoměr ([9-2]) S.Ďacľo, LBejček, A. Platil: Měření průtoku a výšky hladiny, Ben, Praha 2005 Vakuová fyzika 2 41 / 44 Pružinový průtokoměr s direktivní pružinou a mechanickým převodem polohy na ukazatel ([6-5]) S.Ďaďo, LBejček, A. Platil: Měření průtoku a výšky hladiny, Ben, Praha 2005 Vakuová fyzika 2 42 / 44 Pitotova trubice / / / Princip Pilotovy trubice S.Ďaďo, LBejček, A. Platil: Měření průtoku a výšky hladiny Ben, Praha 2005 Vakuová fyzika 2 43 / 44 Prandtlova trubice otvory rovnoměrně ^^fozmístěné po obvodu bod stagnace průtok vzduchu nosník trubice manometr se skloněným ramenem statický tlak celkový tlak P. Pt celkový tlak Ps statický tlak Prandtlova trubice tvaru L připojená k diferenčnímu manometru měřícímu rozdíl celkového tlaku pt a statického tlaku ps ([5-6]) S.Ďaďo, LBejček, A. Platil: Měření průtoku a výšky hladiny Ber^ Praha 2005 Vakuová fyzika 2 44 / 44