पिरानी गेज: Difference between revisions

From Vigyanwiki
(Created page with "thumb|पिरानी जांच, खोली गईपिरानी गेज एक मजबूत तापीय चालकता गे...")
 
No edit summary
Line 1: Line 1:
[[File:Pirani 02.jpg|thumb|पिरानी जांच, खोली गई]]पिरानी गेज एक मजबूत तापीय चालकता गेज है जिसका उपयोग वैक्यूम सिस्टम में [[दबाव माप]] के मापन के लिए किया जाता है।<ref name="urlPhys. Rev. 37 (1931): A. Ellett and R. M. Zabel - The Pirani Gauge for...">{{cite journal |title=दबाव के छोटे परिवर्तनों के मापन के लिए पिरानी गेज|doi=10.1103/PhysRev.37.1102 |volume=37 |journal=Physical Review |pages=1102–1111 | last1 = Ellett | first1 = A.|year=1931 |issue=9 }}</ref> इसका आविष्कार 1906 में [[मार्सेलो पिरानी]] ने किया था।<ref name=":0">{{cite journal |journal=Deutsche Physikalische Gesellschaft, Verh. |year=1906 |first=M |last=von Pirani |volume=24 |issue= 8|pages=686–694 |title=Selbstzeigendes Vakuum-Meßinstrument}}</ref>
[[File:Pirani 02.jpg|thumb|खोली गई पिरानी अन्वेषिका]]'''''पिरानी गेज''''' एक प्रबल ऊष्मीय चालकता गेज है जिसका उपयोग निर्वात प्रणाली में [[दबाव माप|दाब]] के मापन के लिए किया जाता है।<ref name="urlPhys. Rev. 37 (1931): A. Ellett and R. M. Zabel - The Pirani Gauge for...">{{cite journal |title=दबाव के छोटे परिवर्तनों के मापन के लिए पिरानी गेज|doi=10.1103/PhysRev.37.1102 |volume=37 |journal=Physical Review |pages=1102–1111 | last1 = Ellett | first1 = A.|year=1931 |issue=9 }}</ref> इसका आविष्कार 1906 में [[मार्सेलो पिरानी]] ने किया था।<ref name=":0">{{cite journal |journal=Deutsche Physikalische Gesellschaft, Verh. |year=1906 |first=M |last=von Pirani |volume=24 |issue= 8|pages=686–694 |title=Selbstzeigendes Vakuum-Meßinstrument}}</ref>
मार्सेलो स्टेफानो पिरानी एक जर्मन भौतिक विज्ञानी थे जो सीमेंस और हल्सके के लिए काम कर रहे थे जो वैक्यूम लैंप उद्योग में शामिल थे। 1905 में उनका उत्पाद टैंटलम लैंप था जिसके लिए फिलामेंट्स के लिए एक उच्च वैक्यूम वातावरण की आवश्यकता थी। पिरानी उत्पादन वातावरण में जिन गेजों का उपयोग कर रहे थे, वे कुछ पचास [[मैकलियोड गेज]] थे, जिनमें से प्रत्येक में कांच की नलियों में 2 किलो पारा भरा हुआ था।<ref name=":1">{{Cite book|title=आधुनिक वैक्यूम प्रौद्योगिकी को समझना|last=Borichevsky|year=2017|isbn=9781974554461|pages=62}}</ref> पिरानी कुंड और वारबर्ग की गैस तापीय चालकता जांच से अवगत थे<ref>{{Cite journal|first1=A. |last1=Kundt|first2=E.|last2=Warburg|date=1875|url=https://zenodo.org/record/1423746|journal=Annalen der Physik und Chemie|volume=232|pages=177–211|doi=10.1002/andp.18752321002|title=Ueber Reibung und Wärmeleitung verdünnter Gase|issue=10|bibcode=1875AnP...232..177K}}</ref> (1875) तीस साल पहले प्रकाशित और [[मैरियन स्मोलुचोव्स्की]] का काम<ref>{{Cite journal|first=Marian|last=Smoluchowski|date=1898|title=Temperatursprung in verdünnten Gasen|journal=Ann Phys Chem|volume=64|pages=101}}</ref> (1898)1906 में उन्होंने अपने सीधे संकेत देने वाले वैक्यूम गेज का वर्णन किया जिसमें वैक्यूम वातावरण द्वारा तार से गर्मी हस्तांतरण की निगरानी करके वैक्यूम को मापने के लिए एक गर्म तार का उपयोग किया गया था।<ref name=":0" />
मार्सेलो स्टेफानो पिरानी एक जर्मन भौतिक विज्ञानी थे जो सीमेंस और हल्सके के लिए काम कर रहे थे जो निर्वात लैंप उद्योग में सम्मिलित थे। 1905 में उनका उत्पाद टैंटलम लैंप था जिसमे संवाहक तार के लिए एक उच्च निर्वात वातावरण की आवश्यकता थी। पिरानी उत्पादन वातावरण में जिन गेजों का उपयोग कर रहे थे, वे कुछ पचास [[मैकलियोड गेज]] थे, जिनमें से प्रत्येक में कांच की नलियों में 2 किलो पारा भरा हुआ था।<ref name=":1">{{Cite book|title=आधुनिक वैक्यूम प्रौद्योगिकी को समझना|last=Borichevsky|year=2017|isbn=9781974554461|pages=62}}</ref>
 
पिरानी तीस साल पहले प्रकाशित कुंडट और वारबर्ग<ref>{{Cite journal|first1=A. |last1=Kundt|first2=E.|last2=Warburg|date=1875|url=https://zenodo.org/record/1423746|journal=Annalen der Physik und Chemie|volume=232|pages=177–211|doi=10.1002/andp.18752321002|title=Ueber Reibung und Wärmeleitung verdünnter Gase|issue=10|bibcode=1875AnP...232..177K}}</ref> (1875) की गैस ऊष्मीय चालकता जांच और मैरियन स्मोलुचोव्स्की<ref>{{Cite journal|first=Marian|last=Smoluchowski|date=1898|title=Temperatursprung in verdünnten Gasen|journal=Ann Phys Chem|volume=64|pages=101}}</ref> (1898) के काम से अवगत थे। 1906 में उन्होंने अपने प्रत्यक्ष रूप से संकेत देने वाले निर्वात गेज का वर्णन किया जिसमें निर्वात वातावरण द्वारा तार से ऊष्मा हस्तांतरण का प्रबोधन करके निर्वात को मापने के लिए एक गर्म तार का उपयोग किया गया था।<ref name=":0" />
 




== संरचना ==
== संरचना ==
पिरानी गेज में एक धातु संवेदक तार (आमतौर पर [[सोना]] चढ़ाया हुआ [[टंगस्टन]] या [[प्लैटिनम]]) होता है जो एक ट्यूब में निलंबित होता है जो सिस्टम से जुड़ा होता है जिसका वैक्यूम मापा जाना है। गेज को अधिक कॉम्पैक्ट बनाने के लिए तार को आमतौर पर कुंडलित किया जाता है। कनेक्शन आमतौर पर या तो एक ग्राउंड ग्लास ज्वाइंट या एक [[निकला हुआ]] धातु कनेक्टर द्वारा बनाया जाता है, जिसे [[ O-अंगूठी ]] के साथ सील किया जाता है। संवेदक तार एक विद्युत परिपथ से जुड़ा होता है जिससे, अंशांकन के बाद, एक दाब पाठ्यांक लिया जा सकता है।
पिरानी गेज में धातु संवेदक तार (सामान्य रूप से [[सोना]] लेपित [[टंगस्टन]] या [[प्लैटिनम]]) होता है जो एक नलिका में निलंबित होता है जो प्रणाली से जुड़ा होता है जिसका निर्वात मापा जाना है। गेज को अधिक सुसंबद्ध बनाने के लिए तार को सामान्य रूप से कुंडलित किया जाता है। संयोजन सामान्य रूप से या तो एक घर्षित कांच से जुड़ा या [[निकला हुआ|स्फारी]] धातु संयोजक द्वारा बनाया जाता है, जिसे [[ O-अंगूठी |O- वलय]] के साथ सीलित किया जाता है। संवेदक तार एक विद्युत परिपथ से जुड़ा होता है जिससे, अंशशोधन के बाद, एक दाब रीडिंग लिया जा सकता है।


== ऑपरेशन का तरीका ==
== संचालन का तरीका ==
[[File:Blockbild-Pirani-Vakuumeter.png|thumb|500px|पिरानी गेज का ब्लॉक आरेख]]
[[File:Blockbild-Pirani-Vakuumeter.png|thumb|500px|पिरानी गेज का समावेशी रेखाचित्र]]
[[File:Nomogramm pirani-Vakuummeter.jpg|thumb|250px|right|वायु रीडिंग को अन्य गैसों में परिवर्तित करने के लिए वक्र]]तकनीक को समझने के लिए, विचार करें कि गैस से भरे सिस्टम में ऐसे चार तरीके हैं जिनसे एक गर्म तार अपने परिवेश में गर्मी स्थानांतरित करता है।
[[File:Nomogramm pirani-Vakuummeter.jpg|thumb|250px|right|वायु रीडिंग को अन्य गैसों में परिवर्तित करने के लिए वक्र]]तकनीक को समझने के लिए, विचार करें कि गैस से भरे प्रणाली में ऐसे चार तरीके हैं जिनसे एक गर्म तार अपने परिवेश में ऊष्मा स्थानांतरित करता है।


# उच्च दाब पर गैस चालन <math>E\propto dT/dr</math> (आर गर्म तार से दूरी का प्रतिनिधित्व करता है)
# उच्च दाब पर गैस चालन <math>E\propto dT/dr</math> (r गर्म तार से दूरी का प्रतिनिधित्व करता है)
# कम दबाव पर गैस परिवहन <math>E \propto P(T_1-T_0)/\surd T_0</math>
# कम दाब पर गैस अभिगमन <math>E \propto P(T_1-T_0)/\surd T_0</math>
# ऊष्मीय विकिरण <math>E \propto (T_1^4 - T_0^4)</math>
# ऊष्मीय विकिरण <math>E \propto (T_1^4 - T_0^4)</math>
# समर्थन संरचनाओं के माध्यम से नुकसान समाप्त करें
# समर्थन संरचनाओं के माध्यम से हानि को रोके


गैस में निलंबित एक गर्म धातु का तार (सेंसर तार, या बस सेंसर) गैस को गर्मी खो देगा क्योंकि इसके अणु तार से टकराते हैं और गर्मी को दूर करते हैं। यदि गैस का दबाव कम हो जाता है, तो मौजूद अणुओं की संख्या आनुपातिक रूप से गिर जाएगी और तार धीरे-धीरे गर्मी खो देगा। गर्मी के नुकसान को मापना दबाव का एक अप्रत्यक्ष संकेत है।
गैस में निलंबित '''गर्म धातु का तार''' (संवेदित्र तार, या सामान्य संवेदित्र) गैस को ऊष्मा नष्ट कर देगा क्योंकि इसके अणु तार से संघट्टन करते हैं और ऊष्मा को दूर करते हैं। यदि गैस का दाब कम हो जाता है, तो सम्मिलित अणुओं की संख्या आनुपातिक रूप से कम हो जाएगी और तार धीरे-धीरे ऊष्मा नष्ट कर देगा। ऊष्मा के हानि को मापना दाब का एक अप्रत्यक्ष संकेत है।


तीन संभावित योजनाएं हैं जिन्हें किया जा सकता है।<ref name=":0" />  
तीन संभावित योजनाएं हैं जिन्हें किया जा सकता है।<ref name=":0" />  
# ब्रिज वोल्टेज को स्थिर रखें और दबाव के कार्य के रूप में प्रतिरोध में परिवर्तन को मापें
# ब्रिज विद्युत-दाब को स्थिर रखें और दाब के कार्य के रूप में प्रतिरोध में परिवर्तन को मापें
# वर्तमान को स्थिर रखें और दबाव के कार्य के रूप में प्रतिरोध में परिवर्तन को मापें
# धारा को स्थिर रखें और दाब के कार्य के रूप में प्रतिरोध में परिवर्तन को मापें
# सेंसर तार का तापमान स्थिर रखें और वोल्टेज को दबाव के कार्य के रूप में मापें
# संवेदित्र तार का तापमान स्थिर रखें और विद्युत-दाब को दाब के कार्य के रूप में मापें


ध्यान दें कि तापमान को स्थिर रखने का अर्थ है कि अंतिम नुकसान (4.) और थर्मल विकिरण नुकसान (3.) स्थिर हैं।<ref name=":1" />
ध्यान दें कि तापमान को स्थिर रखने का अर्थ है कि अंतिम हानि (4.) और ऊष्मीय विकिरण हानि (3.) स्थिर हैं।<ref name=":1" />


एक तार का विद्युत प्रतिरोध उसके तापमान के साथ बदलता रहता है, इसलिए प्रतिरोध तार के तापमान को इंगित करता है। कई प्रणालियों में, तार के माध्यम से वर्तमान I को नियंत्रित करके तार को एक स्थिर प्रतिरोध R पर बनाए रखा जाता है। प्रतिरोध को एक ब्रिज सर्किट का उपयोग करके सेट किया जा सकता है। इसलिए इस संतुलन को प्राप्त करने के लिए आवश्यक धारा निर्वात का माप है।
तार का विद्युत प्रतिरोध उसके तापमान के साथ बदलता रहता है, इसलिए प्रतिरोध तार के तापमान को इंगित करता है। कई प्रणालियों में, तार के माध्यम से धारा ''I'' को नियंत्रित करके तार को एक स्थिर प्रतिरोध R पर बनाए रखा जाता है। प्रतिरोध को एक ब्रिज परिपथ का उपयोग करके स्थापित किया जा सकता है। इसलिए इस संतुलन को प्राप्त करने के लिए आवश्यक धारा निर्वात का माप है।


गेज का उपयोग 0.5 [[Torr]] से 1×10 के बीच के दबावों के लिए किया जा सकता है<sup>−4</sup> तोर। नीचे 5 × 10<sup>-4</sup> Torr, एक पिरानी गेज में विभेदन का केवल एक महत्वपूर्ण अंक होता है। गैस की तापीय चालकता और ताप क्षमता मीटर से रीडआउट को प्रभावित करती है, और इसलिए सटीक रीडिंग प्राप्त करने से पहले उपकरण को कैलिब्रेट करने की आवश्यकता हो सकती है। कम दबाव माप के लिए, गैस की तापीय चालकता तेजी से छोटी हो जाती है और सटीक रूप से मापना अधिक कठिन हो जाता है, और इसके बजाय [[पेनिंग गेज]] या दबाव माप#आयनीकरण गेज | बायर्ड-अल्पर्ट गेज जैसे अन्य उपकरणों का उपयोग किया जाता है।
गेज का उपयोग 0.5 टोर्र से 1×10-4 टोर्र के बीच दबाव के लिए किया जा सकता है। नीचे 5×10-4 टोर्र पिरानी गेज में विभेदन का केवल एक महत्वपूर्ण अंक होता है। गैस की ऊष्मीय चालकता और ताप क्षमता मीटर से रीडआउट ( पठन दर्श) को प्रभावित करती है, और इसलिए परिशुद्ध रीडिंग प्राप्त करने से पहले उपकरण को अंशशोधन करने की आवश्यकता हो सकती है। कम दाब माप के लिए, गैस की ऊष्मीय चालकता तीव्रता से छोटी हो जाती है और परिशुद्ध रूप से मापना अधिक कठिन हो जाता है, और इसके अतिरिक्त पेनिंग गेज या बायर्ड-अल्पर्ट गेज जैसे अन्य उपकरणों का उपयोग किया जाता है।


==स्पंदित पिरानी गेज==
==स्पंदित पिरानी गेज==
पिरानी गेज का एक विशेष रूप स्पंदित पिरानी वैक्यूम गेज है जहां सेंसर तार एक स्थिर तापमान पर संचालित नहीं होता है, लेकिन बढ़ते वोल्टेज रैंप द्वारा चक्रीय रूप से एक निश्चित तापमान सीमा तक गरम किया जाता है। जब दहलीज पर पहुंच जाता है, हीटिंग वोल्टेज बंद हो जाता है और सेंसर फिर से ठंडा हो जाता है। आवश्यक ताप-अप समय का उपयोग दबाव के माप के रूप में किया जाता है।
पिरानी गेज का एक विशेष रूप '''स्पंदित पिरानी निर्वात गेज''' है जहां संवेदित्र तार एक स्थिर तापमान पर संचालित नहीं होता है, लेकिन बढ़ते प्रवण वोल्टता द्वारा चक्रीय रूप से एक निश्चित तापमान सीमा तक गरम किया जाता है। जब प्रभाव सीमा पर पहुंच जाता है, ऊष्मीय विद्युत-दाब बंद हो जाता है और संवेदित्र पुनः ठंडा हो जाता है। आवश्यक उष्मन समय का उपयोग दाब के माप के रूप में किया जाता है।


पर्याप्त रूप से कम दबाव के लिए, आपूर्ति की गई ताप शक्ति से संबंधित निम्न प्रथम-क्रम गतिशील थर्मल प्रतिक्रिया मॉडल <math>P_{\text{el}}</math> और सेंसर तापमान T(t) लागू होता है:<ref name="H. Plöchinger, Patentschrift DE 10115715 A (30. März 2001)">{{cite patent |inventor-last=Plöchinger |inventor-first=Heinz |country=DE |number=10115715 |title=माप चर और भौतिक मापदंडों का पता लगाने के लिए सेंसर और विधि|pridate=2001-03-30 |pubdate=2002-10-17}}, भी [http://www.thyracont.com/?option=com_content&view=article&id=158&Itemid=88&lang=de विवरण]</ref>
पर्याप्त रूप से कम दाब के लिए, आपूर्ति की गई ताप शक्ति <math>P_{\text{el}}</math> से संबंधित निम्न प्रथम-क्रम गतिशील ऊष्मीय प्रतिक्रिया मॉडल और संवेदित्र तापमान T(t) प्रयुक्त होता है:<ref name="H. Plöchinger, Patentschrift DE 10115715 A (30. März 2001)">{{cite patent |inventor-last=Plöchinger |inventor-first=Heinz |country=DE |number=10115715 |title=माप चर और भौतिक मापदंडों का पता लगाने के लिए सेंसर और विधि|pridate=2001-03-30 |pubdate=2002-10-17}}, भी [http://www.thyracont.com/?option=com_content&view=article&id=158&Itemid=88&lang=de विवरण]</ref>


:<math>P_{\text{el}} = C_1 \lambda_{\text{gas}}(T(t) - T_a) + C_2\lambda_{\text{fil}}(T(t) - T_a) + A_{\text{fil}} \epsilon \sigma(T(t)^4 - T^4_a) + c_{\text{fil}}m_{\text{fil}} \frac{\mathrm{d}T}{\mathrm{d}t} ,</math>
:<math>P_{\text{el}} = C_1 \lambda_{\text{gas}}(T(t) - T_a) + C_2\lambda_{\text{fil}}(T(t) - T_a) + A_{\text{fil}} \epsilon \sigma(T(t)^4 - T^4_a) + c_{\text{fil}}m_{\text{fil}} \frac{\mathrm{d}T}{\mathrm{d}t} ,</math>
कहाँ <math>c_{\text{fil}}</math> और <math>\epsilon</math> सेंसर तार (भौतिक गुण) की विशिष्ट गर्मी और उत्सर्जन हैं, <math>A_{\text{fil}}</math> और <math>m_{\text{fil}}</math> सतह क्षेत्र और संवेदक तार का द्रव्यमान है, और <math>C_1</math> और <math>C_2</math> अंशांकन में प्रत्येक सेंसर के लिए निर्धारित स्थिरांक हैं।
जहाँ <math>c_{\text{fil}}</math> और <math>\epsilon</math> संवेदित्र तार (भौतिक गुण) की विशिष्ट ऊष्मा और उत्सर्जन हैं, अतः <math>A_{\text{fil}}</math> और <math>m_{\text{fil}}</math> सतह क्षेत्र और संवेदक तार का द्रव्यमान है, और <math>C_1</math> और <math>C_2</math> जांच में प्रत्येक संवेदित्र के लिए निर्धारित स्थिरांक हैं।


=== स्पंदित गेज के फायदे और नुकसान ===
=== स्पंदित गेज के लाभ और हानि ===
लाभ
लाभ
*75 Torr से ऊपर की रेंज में उल्लेखनीय रूप से बेहतर रिजॉल्यूशन।<ref>{{cite journal |title=Gepulstes Heißdraht-Vakuummeter mit Pirani-Sensor |journal=Vakuum in Forschung und Praxis |year=2004 |first1=W. |last1=Jitschin |first2=S. |last2=Ludwig |volume=16 |pages=23–29 |language=de |doi= 10.1002/vipr.200400015}}</ref>
*75 टोर्र से ऊपर की सीमा में उल्लेखनीय रूप से अधिकतम वियोजन।<ref>{{cite journal |title=Gepulstes Heißdraht-Vakuummeter mit Pirani-Sensor |journal=Vakuum in Forschung und Praxis |year=2004 |first1=W. |last1=Jitschin |first2=S. |last2=Ludwig |volume=16 |pages=23–29 |language=de |doi= 10.1002/vipr.200400015}}</ref>
* लगातार संचालित पिरानी गेज की तुलना में बिजली की खपत में भारी कमी आई है।
* निरंतर संचालित पिरानी गेज की तुलना में बिजली के उपभोग में अत्यधिक कमी आई है।
* वास्तविक माप पर गेज का थर्मल प्रभाव 80 डिग्री सेल्सियस के निम्न तापमान थ्रेसहोल्ड और स्पंदित मोड में रैंप हीटिंग के कारण काफी कम हो गया है।
* वास्तविक माप पर गेज का ऊष्मीय प्रभाव 80 डिग्री सेल्सियस के निम्न तापमान प्रभाव सीमा और स्पंदित मोड में प्रवण ताप के कारण अपेक्षाकृत अधिक कम हो गया है।
* स्पंदित मोड को आधुनिक माइक्रोप्रोसेसरों का उपयोग करके कुशलतापूर्वक लागू किया जा सकता है।
* स्पंदित मोड को आधुनिक सूक्ष्म संसाधित्र का उपयोग करके कुशलतापूर्वक प्रयुक्त किया जा सकता है।


नुकसान
हानि
* अंशांकन प्रयास में वृद्धि
* अंशशोधन प्रयास में वृद्धि
*लंबा हीट-अप चरण
*लंबा उष्मन चरण


== वैकल्पिक ==
== वैकल्पिक ==
पिरानी गेज का एक विकल्प [[थर्मोकपल]] # थर्मोकपल वैक्यूम गेज के रूप में है, जो तापमान में बदलाव से गैस की तापीय चालकता का पता लगाने के समान सिद्धांत पर काम करता है। थर्मोकपल गेज में, गर्म तार के प्रतिरोध में परिवर्तन के बजाय थर्मोकपल द्वारा तापमान को महसूस किया जाता है।
पिरानी गेज का एक विकल्प तापवैद्युत युग्म गेज है, जो तापमान में परिवर्तन से गैस की ऊष्मीय चालकता का पता लगाने के समान सिद्धांत पर कार्य करता है। तापवैद्युत युग्म गेज में, गर्म तार के प्रतिरोध में परिवर्तन के अतिरिक्त तापवैद्युत युग्म द्वारा तापमान को अनुभव किया जाता है।


==संदर्भ==
==संदर्भ==

Revision as of 18:31, 9 April 2023

खोली गई पिरानी अन्वेषिका

पिरानी गेज एक प्रबल ऊष्मीय चालकता गेज है जिसका उपयोग निर्वात प्रणाली में दाब के मापन के लिए किया जाता है।[1] इसका आविष्कार 1906 में मार्सेलो पिरानी ने किया था।[2]

मार्सेलो स्टेफानो पिरानी एक जर्मन भौतिक विज्ञानी थे जो सीमेंस और हल्सके के लिए काम कर रहे थे जो निर्वात लैंप उद्योग में सम्मिलित थे। 1905 में उनका उत्पाद टैंटलम लैंप था जिसमे संवाहक तार के लिए एक उच्च निर्वात वातावरण की आवश्यकता थी। पिरानी उत्पादन वातावरण में जिन गेजों का उपयोग कर रहे थे, वे कुछ पचास मैकलियोड गेज थे, जिनमें से प्रत्येक में कांच की नलियों में 2 किलो पारा भरा हुआ था।[3]

पिरानी तीस साल पहले प्रकाशित कुंडट और वारबर्ग[4] (1875) की गैस ऊष्मीय चालकता जांच और मैरियन स्मोलुचोव्स्की[5] (1898) के काम से अवगत थे। 1906 में उन्होंने अपने प्रत्यक्ष रूप से संकेत देने वाले निर्वात गेज का वर्णन किया जिसमें निर्वात वातावरण द्वारा तार से ऊष्मा हस्तांतरण का प्रबोधन करके निर्वात को मापने के लिए एक गर्म तार का उपयोग किया गया था।[2]


संरचना

पिरानी गेज में धातु संवेदक तार (सामान्य रूप से सोना लेपित टंगस्टन या प्लैटिनम) होता है जो एक नलिका में निलंबित होता है जो प्रणाली से जुड़ा होता है जिसका निर्वात मापा जाना है। गेज को अधिक सुसंबद्ध बनाने के लिए तार को सामान्य रूप से कुंडलित किया जाता है। संयोजन सामान्य रूप से या तो एक घर्षित कांच से जुड़ा या स्फारी धातु संयोजक द्वारा बनाया जाता है, जिसे O- वलय के साथ सीलित किया जाता है। संवेदक तार एक विद्युत परिपथ से जुड़ा होता है जिससे, अंशशोधन के बाद, एक दाब रीडिंग लिया जा सकता है।

संचालन का तरीका

पिरानी गेज का समावेशी रेखाचित्र
वायु रीडिंग को अन्य गैसों में परिवर्तित करने के लिए वक्र

तकनीक को समझने के लिए, विचार करें कि गैस से भरे प्रणाली में ऐसे चार तरीके हैं जिनसे एक गर्म तार अपने परिवेश में ऊष्मा स्थानांतरित करता है।

  1. उच्च दाब पर गैस चालन (r गर्म तार से दूरी का प्रतिनिधित्व करता है)
  2. कम दाब पर गैस अभिगमन
  3. ऊष्मीय विकिरण
  4. समर्थन संरचनाओं के माध्यम से हानि को रोके

गैस में निलंबित गर्म धातु का तार (संवेदित्र तार, या सामान्य संवेदित्र) गैस को ऊष्मा नष्ट कर देगा क्योंकि इसके अणु तार से संघट्टन करते हैं और ऊष्मा को दूर करते हैं। यदि गैस का दाब कम हो जाता है, तो सम्मिलित अणुओं की संख्या आनुपातिक रूप से कम हो जाएगी और तार धीरे-धीरे ऊष्मा नष्ट कर देगा। ऊष्मा के हानि को मापना दाब का एक अप्रत्यक्ष संकेत है।

तीन संभावित योजनाएं हैं जिन्हें किया जा सकता है।[2]

  1. ब्रिज विद्युत-दाब को स्थिर रखें और दाब के कार्य के रूप में प्रतिरोध में परिवर्तन को मापें
  2. धारा को स्थिर रखें और दाब के कार्य के रूप में प्रतिरोध में परिवर्तन को मापें
  3. संवेदित्र तार का तापमान स्थिर रखें और विद्युत-दाब को दाब के कार्य के रूप में मापें

ध्यान दें कि तापमान को स्थिर रखने का अर्थ है कि अंतिम हानि (4.) और ऊष्मीय विकिरण हानि (3.) स्थिर हैं।[3]

तार का विद्युत प्रतिरोध उसके तापमान के साथ बदलता रहता है, इसलिए प्रतिरोध तार के तापमान को इंगित करता है। कई प्रणालियों में, तार के माध्यम से धारा I को नियंत्रित करके तार को एक स्थिर प्रतिरोध R पर बनाए रखा जाता है। प्रतिरोध को एक ब्रिज परिपथ का उपयोग करके स्थापित किया जा सकता है। इसलिए इस संतुलन को प्राप्त करने के लिए आवश्यक धारा निर्वात का माप है।

गेज का उपयोग 0.5 टोर्र से 1×10-4 टोर्र के बीच दबाव के लिए किया जा सकता है। नीचे 5×10-4 टोर्र पिरानी गेज में विभेदन का केवल एक महत्वपूर्ण अंक होता है। गैस की ऊष्मीय चालकता और ताप क्षमता मीटर से रीडआउट ( पठन दर्श) को प्रभावित करती है, और इसलिए परिशुद्ध रीडिंग प्राप्त करने से पहले उपकरण को अंशशोधन करने की आवश्यकता हो सकती है। कम दाब माप के लिए, गैस की ऊष्मीय चालकता तीव्रता से छोटी हो जाती है और परिशुद्ध रूप से मापना अधिक कठिन हो जाता है, और इसके अतिरिक्त पेनिंग गेज या बायर्ड-अल्पर्ट गेज जैसे अन्य उपकरणों का उपयोग किया जाता है।

स्पंदित पिरानी गेज

पिरानी गेज का एक विशेष रूप स्पंदित पिरानी निर्वात गेज है जहां संवेदित्र तार एक स्थिर तापमान पर संचालित नहीं होता है, लेकिन बढ़ते प्रवण वोल्टता द्वारा चक्रीय रूप से एक निश्चित तापमान सीमा तक गरम किया जाता है। जब प्रभाव सीमा पर पहुंच जाता है, ऊष्मीय विद्युत-दाब बंद हो जाता है और संवेदित्र पुनः ठंडा हो जाता है। आवश्यक उष्मन समय का उपयोग दाब के माप के रूप में किया जाता है।

पर्याप्त रूप से कम दाब के लिए, आपूर्ति की गई ताप शक्ति से संबंधित निम्न प्रथम-क्रम गतिशील ऊष्मीय प्रतिक्रिया मॉडल और संवेदित्र तापमान T(t) प्रयुक्त होता है:[6]

जहाँ और संवेदित्र तार (भौतिक गुण) की विशिष्ट ऊष्मा और उत्सर्जन हैं, अतः और सतह क्षेत्र और संवेदक तार का द्रव्यमान है, और और जांच में प्रत्येक संवेदित्र के लिए निर्धारित स्थिरांक हैं।

स्पंदित गेज के लाभ और हानि

लाभ

  • 75 टोर्र से ऊपर की सीमा में उल्लेखनीय रूप से अधिकतम वियोजन।[7]
  • निरंतर संचालित पिरानी गेज की तुलना में बिजली के उपभोग में अत्यधिक कमी आई है।
  • वास्तविक माप पर गेज का ऊष्मीय प्रभाव 80 डिग्री सेल्सियस के निम्न तापमान प्रभाव सीमा और स्पंदित मोड में प्रवण ताप के कारण अपेक्षाकृत अधिक कम हो गया है।
  • स्पंदित मोड को आधुनिक सूक्ष्म संसाधित्र का उपयोग करके कुशलतापूर्वक प्रयुक्त किया जा सकता है।

हानि

  • अंशशोधन प्रयास में वृद्धि
  • लंबा उष्मन चरण

वैकल्पिक

पिरानी गेज का एक विकल्प तापवैद्युत युग्म गेज है, जो तापमान में परिवर्तन से गैस की ऊष्मीय चालकता का पता लगाने के समान सिद्धांत पर कार्य करता है। तापवैद्युत युग्म गेज में, गर्म तार के प्रतिरोध में परिवर्तन के अतिरिक्त तापवैद्युत युग्म द्वारा तापमान को अनुभव किया जाता है।

संदर्भ

  1. Ellett, A. (1931). "दबाव के छोटे परिवर्तनों के मापन के लिए पिरानी गेज". Physical Review. 37 (9): 1102–1111. doi:10.1103/PhysRev.37.1102.
  2. 2.0 2.1 2.2 von Pirani, M (1906). "Selbstzeigendes Vakuum-Meßinstrument". Deutsche Physikalische Gesellschaft, Verh. 24 (8): 686–694.
  3. 3.0 3.1 Borichevsky (2017). आधुनिक वैक्यूम प्रौद्योगिकी को समझना. p. 62. ISBN 9781974554461.
  4. Kundt, A.; Warburg, E. (1875). "Ueber Reibung und Wärmeleitung verdünnter Gase". Annalen der Physik und Chemie. 232 (10): 177–211. Bibcode:1875AnP...232..177K. doi:10.1002/andp.18752321002.
  5. Smoluchowski, Marian (1898). "Temperatursprung in verdünnten Gasen". Ann Phys Chem. 64: 101.
  6. DE 10115715, Plöchinger, Heinz, "माप चर और भौतिक मापदंडों का पता लगाने के लिए सेंसर और विधि", published 2002-10-17 , भी विवरण
  7. Jitschin, W.; Ludwig, S. (2004). "Gepulstes Heißdraht-Vakuummeter mit Pirani-Sensor". Vakuum in Forschung und Praxis (in Deutsch). 16: 23–29. doi:10.1002/vipr.200400015.


बाहरी संबंध