سنسور پیرانی فایفر TPR 280 و ادواردز APG 100
سنسور پیرانی یک گیج هدایت حرارتی قوی است که برای اندازه گیری فشار در سیستم های خلاء استفاده می شود که در سال 1906 توسط مارچلو پیرانی اختراع شد.
گیج پیرانی متشکل از یک حسگر وایر از جنس فلز (معمولاً تنگستن یا پلاتین با روکش طلا) است که در یک تیوب به سیستمی متصل شده است که باید خلاء آن اندازه گیری شود. وایر معمولاً به صورت سیم پیچ (کویل) می باشد تا گیج کوچک تر شود. اتصال معمولاً توسط یک فلنج انجام می شود که با یک O رینگ آبند شده است. فیلامان سنسور به یک مدار الکتریکی متصل است که پس از کالیبراسیون ، فشار خوانده شود.
جزئیات عملکرد سنسور پیرانی
گیج های خلاء پیرانی را می توان به عنوان یک گیج هدایت حرارتی طبقه بندی کرد که بسیار شبیه به ترموکوپل است که در آن مقاومت سیم گرم شده برای تعیین فشار خلا سنجیده می شود.
یک سنسور پیرانی برای اندازه گیری عدم تعادل مقاومت در جایی طراحی شده است که رشته گرم شده یکی از بازوهای مدارپل ویتستون را تشکیل می دهد. با افزایش فشار خلا ، مولکولهای گاز گرما را از رشته دور می کنند و مقاومت سنسور وکیوم ، کمتر می شود که مدار را متعادل نمی کند. بنابراین فشار خلا ناشی ازعدم تعادل فشار در مدار پل ویتستون محاسبه می شود. درست مانند سنسورهای ترموکوپل ، رسانایی حرارتی ناشی از برخورد مولکولی به طور خطی با فشار بیش از محدوده فشار 0.001 تا 1 Torr افزایش می یابد. با این حال ، با افزایش بیشتر فشار در رژیم جریان ویسکوز ، انتقال گرما غیر خطی می شود ، که در آن برخورد گاز و گاز می تواند مولکول ها را به سمت سیم گرم شده تغییر مسیر دهد. مولکول ها باید بارها قبل از رسیدن به بدنه خارجی سنسور با هم برخورد کنند.
خطای ناشی از عدم کالیبراسیون
سنسور پیرانی همچنین یک سنسور اندازه گیری فشار غیرمستقیم است و در آن مقدارهای اندازه گیری شده وابسته به نوع گاز هستند. با توجه به این واقعیت که گازهای سنگین تر دارای نرخ انتقال حرارت ضعیف هستند و اینکه حسگر پیرانی استاندارد برای N2 (اساساً همان کالیبراسیون هوا) کالیبره شده اند. این امر می تواند منجر به شرایط فشار بیش از حد خطرناک هنگام پر کردن سیستم های خلاء با گاز سنگین تر مانند آرگون شود. البته در صورتی که اپراتور سیستم خلا عدد نمایشگر گیج را برای نوع گاز تصحیح نکند.
به عنوان مثال ، عدد اندازه گیری سنسور کالیبره شده برای N2 ، هنگامی که محفظه در 760 Torr آرگون قرار دارد 24 Torr را نمایش می دهد. اپراتور اشتباها فکر می کند محفظه هنوز در خلاء است و همچنان فشار سیستم را بیش از حد افزایش می دهد. اگر سنسور پیرانی تقویت شده با همرفت به درستی نصب نشود ، ممکن است منبع دیگری از خطا ایجاد شود ، اکثر سنسورهای تجاری نیاز دارند که آنها موازی با زمین نصب شوند. این امر باعث می شود که جریان کنوانسیون در داخل سنسور در جهت طراحی شده جریان داشته باشد (اگر سنسور Pirani تقویت شده توسط کنوانسیون به صورت افقی نصب نشود ، خطای 20 % یا بیشتر را ایجاد می شود).
سنسور ادواردز APG100
شرکت ادواردز توصیه می کند که این سنسور را به صورت عمودی نصب کنید تا تجمع ذرات فرایند و بخار قابل چگالش در اندازه گیری به حداقل برسد. APG100 برای استفاده در نیتروژن کالیبره شده است و با هوای خشک ، اکسیژن و مونوکسید کربن به درستی عمل می کند. برای به دست آوردن فشار مناسب ، گازهای معمولی: نیتروژن ، آرگون ، دی اکسید کربن ، هلیوم ، کریپتون و نئون ، برای هر نوع گاز دیگر ، تبدیل نیاز است.
مشخصات سنسورهای پیرانی موجود
| سنسور پیرانی | APG 100 XM | APG 100 XLC | TPR 280 | TTR91N |
|---|---|---|---|---|
| شرکت سازنده | Edwards | Edwards | PFEIFFER | Leybold |
| دهانه اتصال ورودی | KF16 | KF16 | KF16 | KF16 |
| نوع نمایشگر | نمایشگر مجزا | نمایشگر مجزا | نمایشگر مجزا | نمایشگر مجزا |
| رنج اندازه گیری | bar 1 to 10^-5 | bar 1 to 10^-6 | 5 · 10^-2 – 1 · 10^5 Pa | bar 1 to 5*10^-5 |
| دقت | 15% | 15% | 15% | 10% |
| وزن (gr) | 100 | 85 | 80 | 195 |
| دمای کاری | 5-60 (C°) | 5-60 (C°) | 5-60 (C°) | 0-40 (C°) |