Общие сведения и принцип действия

Расходомеры и регуляторы расхода газа компании «MKS Instruments» обеспечивают измерение и регулирование расхода газа с точностью от 1% до 0,5% от верхнего предела (ВП) в диапазоне от 0,001 стандартных см³/мин до 400 стандартных л/мин. Массовый расход газа определяется в единицах объёмного расхода при стандартных условиях: температуре 0°С и давлении 1 атм, т.е. прибор всегда измеряет расход газа в приведённых к стандартным условиям единицах объёма, что однозначно соответствует массовому расходу газа. Приборы изготавливаются и калибруются в соответствии с нормами ISO 9001.

Система измерения/регулирования включают в себя первичный блок (измеритель/регулятор), вторичный блок (электронный модуль) и соединительные кабели.

ИЗМЕРИТЕЛЬ РАСХОДА

Классическая методика предполагает наличие одной нагревательной и двух измерительных обмоток, включенных в плечи одного измерительного моста. Напряжение, получаемое с измерительных обмоток, будет обратно пропорционально расходу газа.

Запатентованная методика компании «MKS Instruments» состоит в следующем. Нагревательные обмотки расположены на сенсорной трубке с ламинарным течением газа. Напряжение, необходимое для поддержания постоянного температурного профиля в этой трубке, пропорционально расходу газа через эту трубку. Каждая обмотка включена в плечи моста, разбаланс которого при наличии расхода газа компенсируется поступлением в него количества энергии, прямо пропорционального по величине массовому расходу газа.

• Высокая динамика. Время отклика сенсора на изменение расхода - менее 500 мс, что обеспечивает оперативное регулирование без колебательного процесса.
• Простой и надежный модуль обработки сигнала. Снимаемое с сенсора напряжение прямо пропорционально расходу, что не требует линеаризации сигнала, как в классической методике.
• Минимальное влияние изменения температуры окружающей среды на сенсор, т.к. вся его трубка находится в кожухе, где поддерживается постоянная температура (температурное регулирование).
• Возможно измерение/регулирование расхода вплоть до 140% от ВП (однако в этом случае возможно снижение точности работы прибора)

РЕГУЛИРУЮЩИЙ КЛАПАН

Компания «MKS Instruments» выпускает регулирующие клапаны различного типа: пьезоэлектрические и электромагнитные. Последние могут применяться как самостоятельно, так и в составе регуляторов массового расхода газа.

Электромагнитный клапан пропорционального регулирования обладает следующими характеристиками:

• Время отклика - менее 15 мс.
• Специальные материалы и методы обработки внутренней поверхности клапана обеспечили возможность его работы как с очень чистыми, так и с агрессивными газами.
• Возможно регулировать как давление, так и расход газа.
• Клапан нормально закрыт, что обеспечивает безопасность при работе с агрессивными газами.
• Возможность работы как с вакуумом, так и с избыточным давлением до 10 бар.

Описание некоторых клапанов:

248А - электромагнитный клапан общего применения с уплотнением из эластомера для расходов от 0,1 ст.см³/мин до 10 ст.л/мин (ВП от 10 до 10 000 ст.см³/мин).

148J - полностью металлический электромагнитный клапан в «ультрачистом» исполнении, функционирует при температуре от -10°С до +150°С; используется, если утечка газа недопустима. Диапазон верхних пределов от 10 до 50 000 ст.см³/мин.

154А - электромагнитный клапан на большие расходы, уплотнения из эластомера, расход от 0,2 ст.см³/мин до 200 ст.л/мин (ВП до 200 ст.л/мин)

245 - клапан регулирования для сверхвысокого вакуума, выполненный полностью из металла; ВП равен 200 ст.л/мин; регулирование давления в диапазоне от 6 бар до 10^-11 мбар; рабочая температура 0°C .. 50°С, температура отжига 450°С.

1249 - контроллер электромагнитного клапана. Преобразует управляющие сигналы в силовые сигналы, воспринимаемые электромагнитными клапанами. В качестве управляющих принимает сигналы: 4 - 20 мА, 0 - 5В, 0 - 10В. Применяется при использовании компьютера или иного не «фирменного» ПИД регулятора.

См. также номенклатуру выпускаемых измерителей и регуляторов расхода.

ЭЛЕКТРОННЫЕ БЛОКИ

Электронные блоки обеспечивают питание, индикацию расхода, задание уставки (контрольной точки), а также обладают рядом дополнительных возможностей:

• Возможность дистанционного открытия или закрытия регулирующего клапана.
• Наличие вспомогательного входного сигнала позволяет регулятору изменять другие параметры помимо расхода. Например, выходной сигнал датчика давления может быть передан на регулятор расхода, чей регулирующий клапан будет отрабатывать уставку (задается в вольтах) не по расходу, а по давлению.
• Наличие защиты от радиочастот (ВЧ поля).
• Стабилизация питания обеспечивает нечувствительность показаний к длине кабеля, колебаниям параметров сети и т.п.

См. также подробное описание электронных блоков для измерителей/регуляторов расхода.