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真空设备真空计的分类及应用

发布日期:2021-11-16 16:44:50   浏览量 :727
发布日期:2021-11-16 16:44:50  
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  在真空镀膜设备真空装置自动控制中,往往要进行真空测量,由于真空装置种类繁多、工作压力范围也不尽相同,因此,从105Pa—10-5Pa各真空区域的真空测量坞会遇到。通常使用的真空计有电阻真空计、热偶真空计、电容薄膜真空计、电离真空计、超高真空计等。为了拓展真空计的功能,真空仪器厂家还生产包括遥控遥测、模拟量输出、RS - 232C等通信接口、压力调节等功能模块板供用户选配。

       因此,一个配置齐全的真空计,不仅能进行真空度测量、数字显示、量程自动切换、误差自动修正,而且能在压力设定点发出控制信号去进行压力控制,按设定压力值进行压力自动调节,还能将测量值打印记录,并与上位机进行通信联系,甚至还能进行远距离真空测量与控制。
1、压力控制仪
在工业生产和科学实验中,往往希望真空装置的真空室中的真空度能按真空工艺的要求,维持在某一给定值上。这种要求通常可以通过手动调节真空微调阀来完成,倘若希望自动地完成压力调节,就要借助于压力控制仪来完成。
压力控制仪通常由真空测量单元(真空计)、压力自动调节电路和真空调节阀组成,它是集真空测量与压力调节于一体的自动控制仪器。国产压力控制仪主要有HY、ZDC、SYK、DL、ZZK等系列产品。
       表征压力控制仪的主要技术指标是压力控制范围、控制精度、流量控制范围、反应时间等。它取决于其配用的真空规管、控制电路及真空调节阀的性能。压力控制仪广泛应用于离子注入、离子束刻蚀、真空镀膜、激光技术及半导体材料等领域,其使用的环境条件与同类型的真空计大致相同。
      (1)结构与工作原理
       压力控制仪通常是由压力给定单元、真空测量单元(真空计)、压力调节单元、驱动电路及真空调节阀等基本单元组成。它具有手动和自动压力调节功能。对于采用分立元件的压力控制仪,其给定单元通常是一个电位器,而压力调节单元通常是具有比例积分( PI)或比例积分微分(PID)运算功能的运算电路;对于微机化的压力控制仪,其给定单元通常是通过键盘或码盘进行压力设定;而压力调节单元和测量单元合为一体,为一单片机系统,其压力调节功能是利用单片机系统,通过数字PID运算,实现压力调节。至于驱动电路及真空调节阀,同类型的两种不同电路结构的压力拄制仪大致相同。
       压力控制仪可在手动和自动两种工况下运行。当开关S打到手动位置时,压力控制仪相当于一个手动微调真空阀,进行手动压力调节;当开关S打到自动位置时,压力控制仪构成一个闭环的自动控制系统,可实现压力定值自动调节其调节过程是:首先由给定单元设定希望控制的压力值,根据具体的被控对象的特性,选择好PID调节单元的比例度艿、积分时间Ti、微分时间Td等参数,当真空测量单元输出一个表征被控真空装置真空室压力高低的电压信号时,压力节单元可将压力设定值与压力测量值进行比较,并将差值进行运算(例如P、PI、PID);然后通过驱动电路,驱动真空调节阀,改变进入真空室的气体流量,从而使真空室内的压力维持在给定值上。当然,这是理想的控制状态,实际上,由于压力控制仪的压力调节单元的特性所致,被控压力只能是趋近于给定压力值,并与给定压力值保持允许的偏差范围内。这个偏差值的大小,即表示压力控制仪压力控制精度的高低。
      (2)真空气体流量调节元件
       从原理上讲,一般手动真空调节阀,配上适当的控制电机(如伺服电机、步进电机等)或液压缸,通过调节控制电机或液压缸的控制信号,使控制电机或液压缸动作,从而改变真空阀的流导,于是改变了流过真空阀的气体流量,完成在真空装置中真空室的真空度的自动调节。但是,目茼我国真空仪器厂家生产的真空气体流量调节阀仅有电磁调节式、质量流量计式及压电式三种,而国产压力控制仪多选用压电阀作为真空气体流量调节元件。
       压电阀是利用压电效应制成的一种真空气体流量调节阀。压电阀的核心部件是由压电陶瓷制成的具有压电特性的膜片。当在压电陶瓷膜片上施加一控制电压时,它将会产生正比于外加电压值大小的变形。同时,带动密封垫移动。于是压电阀流导产生变化,从而改变气体通过压电阀的流量。当压电陶瓷膜片上未施加控制电压时,由于弹簧的机械力作用在压电陶瓷膜片和密封垫上,使压电阀气路关闭。因而,可以通过改变施加在压电陶瓷膜片上的控制电压的大小,来改变压电阀的流导,从而改变流过压电阀的气体流量。于是,可实现真空装置的真空室中的真空度调节。

压力
调节
真空
控制仪
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