Pirani-Messgerät verstehen

Das Pirani-Messgerät ist ein zuverlässiges Wärmeleitfähigkeitsmessgerät, das zur Überwachung von Drücken in Vakuumsystemen verwendet wird. Marcello Pirani hatte die Idee im Jahr 1906. Durch die effektive Verwendung eines Widerstandsthermometers als beheiztes Element eliminiert das Pirani-Messgerät die Verwendung eines Thermoelements zum Erfassen der Temperatur (wie beim Thermoelement-Messgerät).

In diesem Artikel lernen Sie die Definition, Anwendungen, Teile, Diagramme, Funktionsweise, Vor- und Nachteile eines Pirani-Messgeräts kennen.

Was ist ein Pirani-Messgerät?

Ein Pirani-Messgerät ist ein zuverlässiges Wärmeleitfähigkeitsmessgerät, das in Vakuumsystemen zur Messung niedriger Drücke verwendet wird. Es funktioniert, indem ein heißer Metalldraht in einem Rohr aufgehängt und einem Gasdruckmedium ausgesetzt wird. Zur Herstellung dieser heißen Metalldrähte werden dünne Wolfram-, Nickel- oder Platindrähte verwendet.

Es überwacht die Änderung der Wärmeleitfähigkeit und verwendet diese Informationen zur Berechnung des Systemdrucks. Dieses Manometer eignet sich zum Messen von Drücken im Bereich von 0,1 bis 100 Pascal bei sehr niedrigen Drücken. Das Pirani-Manometer wird verwendet, um den Druck bei niedrigem Druck und hohem Vakuumdruck zu messen. Es verwendet ein Diagramm, das auf den erhaltenen Daten basiert.

Diagramm eines Pirani-Pegels:

Bau &Betrieb eines Pirani-Pegels

Ein Metallfaden (typischerweise Platin) wird in ein Rohr gelegt, das an dem System befestigt ist, dessen Vakuum im Pirani-Messgerät gemessen werden soll. Üblicherweise wird eine Glasschliffverbindung oder ein mit einem O-Ring abgedichteter Flanschverbinder aus Metall verwendet, um die Verbindung herzustellen. Das Filament ist an einen Stromkreis angeschlossen, von dem nach der Kalibrierung ein Druckwert abgelesen werden kann.

Wenn ein elektrischer Strom durch einen leitenden Draht (Platinfaden) fließt, erwärmt er sich. Da die Gasmoleküle mit dem Draht zusammenstoßen und Wärme abführen, gibt dieser im Gas hängende Draht Wärme an das Gas ab. Die Anzahl der vorhandenen Moleküle nimmt proportional ab, wenn der Gasdruck (durch die Vakuumpumpen) abfällt, die Leitfähigkeit des umgebenden Mediums abnimmt und der Draht Wärme langsamer verliert. Die Messung des Wärmeverlusts ist eine indirekte Methode zur Bestimmung des Drucks.

Da der elektrische Widerstand eines Drahtes mit seiner Temperatur schwankt, zeigt die Widerstandsprüfung auch die Temperatur des Drahtes an. Die Brücke wird nun verwendet, um die Widerstandsänderung des Filaments zu bestimmen. Nach der Kalibrierung wird die Widerstandsänderung des Pirani-Messfadens zu einem Maß für den angelegten Druck.

Der Draht wird in verschiedenen Systemen auf einem konstanten Widerstand R gehalten, indem der Strom I gesteuert wird, der durch ihn fließt. Über eine Brückenschaltung kann der Widerstand eingestellt werden. I2R-Leistung wird an den Draht angelegt, und die gleiche Leistung wird an das Gas angelegt. Folglich ist der zum Erreichen dieses Gleichgewichts erforderliche Strom ein Maß für das Vakuum.

Das Manometer kann Drücke im Bereich von 0,5 Torr bis 103 Torr handhaben. Da die Wärmeleitfähigkeit und Wärmekapazität des Gases die Anzeige des Messgeräts verändern können, muss das Gerät möglicherweise kalibriert werden, bevor korrekte Messwerte erhalten werden können. Andere Instrumente, wie z. B. ein Penning-Manometer, werden verwendet, um niedrigere Drücke zu messen.

Sehen Sie sich das Video unten an, um zu erfahren, wie das Pirani-Messgerät funktioniert:

Vor- und Nachteile eines Pirani-Messgeräts

Vorteile:

Nachfolgend sind die Vorteile eines Pirani-Messgeräts in seinen verschiedenen Anwendungen aufgeführt.

• Sie sind robust und erschwinglich.
• Erzeugt bei niedrigem Druck zuverlässige Ergebnisse.
• Der Druck kann aus der Ferne abgelesen werden.
• Das Thermokoppler-Messgerät, das eine andere Art von Wärmeleitfähigkeitsmessgerät ist, wird nicht empfohlen.
• Es ist vorzuziehen, da es 10-mal schneller ist und einen größeren Druckbereich überwachen kann.

Nachteile:

Trotz der Vorteile eines Pirani-Messgeräts treten immer noch einige Einschränkungen auf. Nachfolgend sind die Nachteile eines Pirani-Messgeräts in seinen verschiedenen Anwendungen aufgeführt.

• Pirani-Pegel muss regelmäßig überprüft werden.
• Für die Kalibrierung des Pirani-Messgeräts müssen verschiedene Gase verwendet werden.
• Sein Betrieb erfordert den Einsatz von Elektrizität.

Schlussfolgerung

Ein Pirani-Messgerät ist ein zuverlässiges Wärmeleitfähigkeitsmessgerät, das in Vakuumsystemen zur Messung niedriger Drücke verwendet wird. Es funktioniert, indem ein heißer Metalldraht in einem Rohr aufgehängt und einem Gasdruckmedium ausgesetzt wird. Zur Herstellung dieser heißen Metalldrähte werden dünne Wolfram-, Nickel- oder Platindrähte verwendet. Das ist alles für diesen Artikel, in dem Definition, Anwendungen, Teile, Diagramm, Funktionsweise, Vor- und Nachteile des Pirani-Messgeräts besprochen werden.

Ich hoffe, Sie lernen viel aus der Lektüre, wenn ja, teilen Sie sie bitte mit anderen Schülern. Danke fürs Lesen, bis bald!