真空計校正装置におけるデジタルニードルバルブ

真空計の現場校正を実現するために、静的比較法校正技術に基づき、携帯型真空計校正装置にデジタルニードル弁を組み込んだ。本稿では、小型デジタルニードル弁を使用し、上流と下流の双方向のガス流量制御モードとデュアルチャンネル高精度を組み合わせた技術方式に焦点を当てます。デジタルニードル弁と真空PIDコントローラを用いることで、精密な真空制御を前提に、現場校正と携帯性の問題を解決することができる。

1.質問

真空センサーや真空計は多くの分野で広く使用されており、定期的な校正が必要なため、真空計の校正装置は、真空標準器、真空ポンプ、真空バルブ、接続配管を含む完全な測定システムとなっています。そのサイズは一般に大きく、移動に不便なため、実験室に固定されることがほとんどです。既存の真空計の校正方法は、現場検査で使用した真空計を取り外す方法がほとんどである。現場校正のニーズに対応するためには、以下のような課題がある。

(1) 関連部品を小型化し、真空計校正装置の持ち運びを容易にする。

(2) 数値制御とデジタルニードル弁を採用し、ガス流量規制の精度を向上。

(3) 真空度制御方法と真空度制御精度・安定性の向上。

真空計の現場校正と校正装置の携帯性を達成するために、静的比較法校正技術をベースに、小型デジタルニードル弁と上下流双方向ガス流量制御モードを用い、高精度真空PIDコントローラと組み合わせた技術スキームに着目する。真空度の精密制御を前提に、現場校正と携帯性の問題を解決し、真空度の変動を±1%以内に制御することができる。

2.携帯用真空計校正装置の技術的スキーム

携帯型真空計校正装置の全体構造は、図1に示すように、0.1～760Torrの真空領域における校正装置の代表的な構造を模式的に示したものである。計画の詳細は以下の通りである。

(1）比較静的分析の方法を使用して、校正された真空計は、参照標準の真空計と比較されます。基準標準真空計は、真空の校正範囲全体をカバーするために2つの容量性フィルム真空ゲージを使用して、標準真空計を参照して、真空制御センサとして機能します。

(2) 真空度コントローラは、2チャンネルの高精度真空度コントローラを採用しています。コントローラのA/Dは24ビット、D/Aは16ビットで、静電容量式真空計の高精度な信号出力に対応し、真空度の制御精度の要求に応えることができます。コントローラの2チャンネルは、2つの真空計の入力信号と、2方向デジタルニードル弁の吸気・排気流量の精密調整に対応しています。真空度制御の過程で、双方向センサーの信号は、フルレンジ内のプログラム可能な自動制御に到達するために必要なように自動的に切り替えることができます。コントローラは、PIDセルフチューニング機能と標準的なMODBUS通信プロトコルを備えています。

(3) 吸気と排気の流量をそれぞれ調整するために2つのデジタルニードル弁を使用し、コントローラは2つのニードル弁をそれぞれ調整する双方向性モードを採用しました。吸気ニードルバルブは主に粗真空領域で調整され、吸気ニードルバルブは主に高真空領域で調整されます。真空度が全領域で一定の場合、真空度変動率を±1%以内に制御することが可能です。デジタルニードル弁の詳細については、こちらをご覧ください。

https://www.genndih.com/proportional-flow-control-valve.htm