Pirani-meter begrijpen

De Pirani-meter is een betrouwbare thermische geleidbaarheidsmeter die wordt gebruikt om de druk in vacuümsystemen te bewaken. Marcello Pirani kwam op het idee in 1906. Door effectief een weerstandsthermometer als het verwarmde element te gebruiken, elimineert de Pirani-meter het gebruik van een thermokoppel om temperatuur te detecteren (zoals in de thermokoppelmeter).

In dit artikel leer je de definitie, toepassingen, onderdelen, diagram, werking, voor- en nadelen van een Pirani-meter.

Wat is een Pirani-meter?

Een Pirani-meter is een betrouwbare thermische geleidbaarheidsmeter die wordt gebruikt in vacuümsystemen om lage drukken te meten. Het werkt door een hete metalen draad in een buis op te hangen en bloot te stellen aan een gasdrukmedium. Dunne wolfraam-, nikkel- of platinadraden worden gebruikt om deze hete metalen draden te maken.

Het werkt door de verandering in warmtegeleiding te bewaken en die informatie te gebruiken om de systeemdruk te berekenen. Deze meter is geschikt voor het meten van drukken in het bereik van 0,1 tot 100 pascal bij zeer lage drukken. Pirani-meter wordt gebruikt om druk te meten bij lage drukken en hoge vacuümdruk. het gebruikt een plotgrafiek op basis van de verkregen gegevens.

Diagram van een Pirani-meter:

Bouw en werking van een Pirani-meter

Een metalen filament (meestal platina) wordt in een buis geplaatst die is bevestigd aan het systeem waarvan het vacuüm moet worden gemeten in de Pirani-meter. Een geslepen glasverbinding of een geflensde metalen connector, afgedicht met een o-ring, wordt vaak gebruikt om de verbinding te maken. Het filament is bevestigd aan een elektrisch circuit waaruit na kalibratie een drukmeting kan worden genomen.

Wanneer een elektrische stroom door een geleidende draad (platinafilament) gaat, warmt deze op. Als de gasmoleculen botsen met de draad en warmte afvoeren, zal deze draad die in het gas hangt warmte aan het gas verliezen. Het aantal aanwezige moleculen zal proportioneel afnemen naarmate de gasdruk daalt (door de vacuümpompen), de geleidbaarheid van de omringende media zal afnemen en de draad zal langzamer warmte verliezen. Het meten van warmteverlies is een indirecte manier om druk te bepalen.

Omdat de elektrische weerstand van een draad fluctueert met de temperatuur, geeft weerstandstest ook de temperatuur van de draad aan. De brug wordt nu gebruikt om de weerstandsverandering van de gloeidraad te bepalen. Wanneer gekalibreerd, wordt de verandering in weerstand van het Pirani-meetfilament een maat voor de toegepaste druk.

De draad wordt in verschillende systemen op een constante weerstand R gehouden door de stroom I die er doorheen stroomt te beheren. Een brugschakeling kan worden gebruikt om de weerstand in te stellen. I2R-vermogen wordt toegepast op de draad en hetzelfde vermogen wordt toegepast op het gas. Als gevolg hiervan is de stroom die nodig is om dit evenwicht te bereiken een maat voor het vacuüm.

De meter kan drukken aan van 0,5 Torr tot 103 Torr. Omdat de thermische geleidbaarheid en warmtecapaciteit van het gas de uitlezing van de meter kunnen veranderen, moet het apparaat mogelijk worden gekalibreerd voordat de juiste meetwaarden kunnen worden verkregen. Andere instrumenten, zoals een Penning-meter, worden gebruikt om lagere drukken te meten.

Bekijk de video hieronder om te zien hoe de Pirani-meter werkt:

Voor- en nadelen van een Pirani-meter

Voordelen:

Hieronder vindt u de voordelen van een Pirani-meter in zijn verschillende toepassingen.

• Ze zijn stoer en betaalbaar.
• Bij lage druk levert het betrouwbare resultaten op.
• Druk kan op afstand worden afgelezen.
• De Thermo-koppelingsmeter, een ander soort thermische geleidbaarheidsmeter, wordt niet aanbevolen.
• Het heeft de voorkeur omdat het 10 keer sneller is en een groter drukbereik kan bewaken.

Nadelen:

Ondanks de voordelen van een Pirani-meter zijn er toch enkele beperkingen. Hieronder staan ​​de nadelen van een Pirani-meter in zijn verschillende toepassingen.

• Pirani-meter moet regelmatig worden gecontroleerd.
• Er moeten verschillende gassen worden gebruikt om de Pirani-meter te kalibreren.
• De werking ervan vereist het gebruik van elektriciteit.

Conclusie

Een Pirani-meter is een betrouwbare thermische geleidbaarheidsmeter die wordt gebruikt in vacuümsystemen om lage drukken te meten. Het werkt door een hete metalen draad in een buis op te hangen en bloot te stellen aan een gasdrukmedium. Dunne wolfraam-, nikkel- of platinadraden worden gebruikt om deze hete metaaldraden te maken. Dat is alles voor dit artikel, waar de definitie, toepassingen, onderdelen, diagram, werking, voor- en nadelen van Pirani-meter worden besproken.

Ik hoop dat je veel leert van het lezen, zo ja, deel het dan met andere studenten. Bedankt voor het lezen, tot ziens!