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Sistema de calibración del nivel de referencia para presiones muy bajas
- Abarca el intervalo de 0 a 15 kPa (113 Torr) en modos manométrico, absoluto y diferencial absoluto.
- Resolución a 1 mPa (0,0075 mTorr, 0,000004 pulg. H2O)
- La incertidumbre de la medición a: ±(5 mPa + 30 ppm de la lectura) en modos manométrico y diferencial absoluto, ±(8 mPa + 30 ppm de la lectura) en modo absoluto.
- El funcionamiento totalmente automatizado, que incluye el control de presión y la obtención de datos del dispositivo bajo prueba (DUT), permite que las pruebas multiincrementos se realicen sin supervisión. Cuando sea necesario puede disponer de la corrección de transpiración térmica integrada.
El FPG8601 aborda la necesidad de mantener la trazabilidad a largo plazo con una incertidumbre muy baja en el intervalo de presión por debajo del que abarcan los patrones de pistón convencionales.
El intervalo de medición abarcado es de cero (0,5 Pa en absoluto) a 15 kPa (112 Torr, 2,2 psi) en modos absoluto y manométrico. La incertidumbre de la medición es la combinación de ±30 ppm de la lectura y un umbral suficientemente bajo para admitir la calibración de los patrones de transferencia típicos con intervalos bajos hasta 130 Pa (1 Torr, 0,5 pulg. H2O) e incluso 13 Pa (100 mTorr, 0,05 pulg. H2O).
La incertidumbre de la medición del FPG8601 se documenta en un análisis de incertidumbre completo. La estabilidad del instrumento a lo largo del tiempo dependerá de las estabilidad del pistón-cilindro de carburo de tungsteno y de la masa de acero inoxidable, cuando el intervalo de calibración del FPG8601 sea el mismo que el de un patrón de pistón convencional sin requisitos de mantenimiento especiales.
Además de su excelente rendimiento metrológico, el FPG8601 ofrece un funcionamiento totalmente automatizado, tiene un tamaño y un peso adecuados y no tiene más requisitos de entorno de los que se encuentran generalmente en un laboratorio metrológico de alto nivel.
Principios de funcionamiento
Medición
EL FPG8601 funciona según el conocido principio del patrón de pistón, en el que la presión aplicada en la zona efectiva del pistón-cilindro se transforma en una fuerza proporcional. No obstante, en vez de equilibrarse contra las masas aceleradas por la gravedad, la fuerza resultante de la presión se mide mediante una celda de carga de la fuerza equilibrada que está acoplada al pistón. Dado que el pistón-cilindro cuenta con cámaras de presión a ambos extremos superior e inferior, se puede cambiar la presión de referencia en función de la cual se define la presión (atmósfera para modo manométrico, vacío para absoluto). Al colocar a cero la celda de carga con las cámaras alta y baja a una presión común, se destara la masa del pistón y cualquier otra fuerza que no se relacione con la presión medida, lo que permite que la medición de la presión empiece desde cero. El valor de la presión diferencial aplicada se calcula a partir del área efectiva del pistón-cilindro y el valor de la fuerza neta que mide la celda de carga.
Para evitar la inestabilidad y complejidad mecánica de centrar el pistón girándolo en el cilindro, el pistón FPG se centra mediante el flujo de una presión de gas lubricante independiente en la espacio del pistón-cilindro. El espacio es cónico y se estrecha de manera simétrica hacia las extremidades del pistón. El espacio del pistón-cilindro es de 1 a 6 μm y la presión lubricante es 40 kPa superior a la presión de referencia, lo que mantiene muy bajo el flujo hacia las cámaras de medición (menos de 1 sccm en total). La fuerza que atraviesa el pistón se transmite a la celda de carga a través de un sistema de acoplamiento cardánico que mantiene el pistón en su centro de gravedad. El conducto del sistema de conexión también se utiliza para suministrar el gas lubricante al pistón-cilindro. La celda de carga está sellada en una cámara hermética a través de la cual fluye el gas lubricante. El diseño de la cámara de la celda de carga contribuye a mantener su temperatura constante y el gas lubricante está condicionado para asegurar una humedad relativa.
Control
El controlador de presión FPG8601 funciona mediante el ajuste del flujo a través de una restricción de flujo. El lado de la corriente ascendente de la restricción está conectado a la cámara de presión FPG superior y el lado de la corriente descendiente está conectado a la cámara de presión FPG inferior y a la atmósfera o a una fuente independiente de vacío para el funcionamiento en modo absoluto. El controlador incluye varias restricciones de flujo de conductancias distintas y la más adecuada para el intervalo de presión se selecciona automáticamente. Dos controladores de flujo de masa (MFC), uno para el control de presión gruesa y otro, de intervalo inferior, para el control de presión fina, se utilizan en paralelo para ajustar el flujo en un bucle de realimentación. El control se basa en la diferencia entre el punto de ajuste de la presión y la medición de la presión FPG. Un regulador de presión de dos fases cuya segunda fase hace referencia al lado descendiente de las restricciones de flujo suministra una presión de entrada estable a los controladores de flujo de masa.
Funcionamiento automatizado
El FPG8601 incluye un controlador de sistema basado en Windows®. El controlador del sistema se comunica con el hardware de FPG8601 y los dispositivos bajo prueba. El software FPG Tools™ monitoriza y controla el funcionamiento FPG y admite una amplia gama de funciones de alto nivel, incluida su ejecución totalmente automatizada, secuencias de prueba sin supervisión con adquisición de datos del dispositivo bajo prueba. Todos los datos de FPG y de los dispositivos bajo prueba se graban en archivos de datos delimitados que se pueden descargar con facilidad a otras aplicaciones para su análisis. Algunas de las funciones del software FPG Tools incluyen:
- Cambios de modo de medición (manométrico/absoluto)
- Cero y amplitud automáticos de la celda de carga
- Ajuste del tiempo promedio del punto de datos
- Cambio excesivo en las alarmas de condiciones de funcionamiento
- Correcciones de transpiración térmica en absoluto bajo
- Configuración del dispositivo bajo prueba
- Definición y almacenamiento del procedimiento de prueba
- Ejecución de la prueba totalmente automatizada
- Representación gráfica del resultado de la prueba en tiempo real
Modos de medición manométrico, absoluto y diferencial absoluto
El FPG8601 admite tres modos de medición distintos:
- Modo manométrico: la cámara inferior del FPG y el lado “bajo” de la prueba se conectan entre sí y se dejan abiertos a la atmósfera.
- Modo absoluto: la cámara inferior del FPG se purga y se mide el vacío residual mediante un manómetro de vacío. Este modo se utiliza para calibrar los DUT sellados absolutos.
- Modo diferencial absoluto: la cámara inferior del FPG y el lado “bajo” de la prueba se conectan conectados entre sí y se purgan. Este modo se utiliza para calibrar DUT diferenciales relativos al vacío.
Sistema de banco sin requisitos de entorno especiales
El FPG8601 puede instalarse un banco de laboratorio de alta calidad y de 2 m (6 pies). El controlador de presión a menudo se instala debajo del banco. Se debe tener en cuenta la ubicación de las bombas de vacío al incluir la capacidad de presión absoluta. Podemos proporcionarle un banco de montaje personalizado con el sistema si así lo desea.
Los requisitos de entorno para el funcionamiento del FPG8601 son aquellos que se encuentran generalmente en un laboratorio de metrología de alto nivel.
Servicio de instalación y capacitación
Se recomienda que dedique de tres a cinco días al servicio de instalación y capacitación al instalar un FPG8601 nuevo. Este servicio engloba la configuración y evaluación del sistema del FPG8601 y también la capacitación de los usuarios encargados del funcionamiento y el mantenimiento, incluidas las pruebas de ejecución típicas. La capacitación puede realizarse en las instalaciones de Fluke Calibration en Phoenix, Arizona antes de la entrega y/o en el lugar de instalación tras la entrega.
General |
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| Requisitos de alimentación | FPG8601 85 a 264 V CA, 50/60 Hz, 60 VA máx. VLPC 85 a 264 V CA, 50/60 Hz, 70 VA máx. |
| Intervalo de temperatura de funcionamiento normal | De 20 a 26 °C |
| Estabilidad de temperatura ambiente | 0,1 °C/minuto de tasa máx. |
| Peso | Plataforma FPG8601 30 kg (66 lb) Terminal FPG8601 2 kg (4,4 lb) Controlador de presión VLPC 41 kg (90,4 lb) |
| Dimensiones | Plataforma FPG8601 (A x L x P) 53 x 36 x 35 cm (21 x 14 x 14 pulg.) Terminal FPG8601 (A x L x P) 12 x 15 x 20 cm (4,7 x 6 x 8 pulg.) Controlador de presión VLPC (A x L x P) 31 x 51 x 53 cm (12,2 x 20 x 21 |
| Controlador del sistema | Funciona con FPG Tools™, sistema operativo Windows®, interfaces RS232 y IEEE-488 para la adquisición de datos del FPG y los DUT |
| Intervalo de presión global | Modo manométrico, absoluto, diferencial absoluto de 0 a 15 kPa |
| Medio de prueba | N2 o aire |
| Tiempo de cambio de modo | 30 minutos de absoluto a manométrico 1 hora de manométrico a absoluto |
| Vibración | Igual que un patrón de pistón convencional, las bombas de vacío se deben conectar con mangueras flexibles |
| Fuentes de presión | Gas de lubricación del pistón-cilindro (FPG8601): 700 a 800 kPa, N2 limpio y seco o aire Vacío de referencia FPG (para modos absolutos): bomba turbo: 378 m³/hora típica, presión final de 8,10 - 6 Pa Bomba de paletas rotativas: 16,5 m³/hora, presión final de 0,2 Pa Fuente de VLPC: 700 a 800 kPa, N2 limpio y seco Vacío de VLPC: 10 m³/hora a 0,5 Pa Aire de dirección (FPG8601 y VLPC): aire de taller de 400 a 700 kPa |
| Conexiones de presión | Prueba de presión alta (FPG8601): KF16 Prueba de presión baja (FPG8601): KF16 Ref. de vacío (FPG8601): KF25 Vacío (FPG8601): 1/8 pulg. NPT F Dirección/lubricación (FPG8601): 1/8 pulg. NPT F Fuente (VLPC): 1/8 pulg. NPT F Dirección (VLPC): 1/8 pulg. NPT F Vacío (VLPC): KF25 |
Medición de la presión |
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| Intervalo global | Modo manométrico, absoluto, diferencial absoluto de 0 a 15 kPa |
| Efecto de la temperatura | La temperatura del instrumento se controla y se proporciona la alarma cuando la tasa y/o la magnitud del cambio de temperatura importan para el rendimiento |
| Resolución | Estándar: 0,010 Pa Opción de alta resolución: 0,001 Pa |
| Incertidumbre de la medición de presión típica | Estándar: modos manométrico, diferencial absoluto: ±(0,020 Pa + 30 ppm de la lectura) Modo absoluto: ±(0,025 Pa + 30 ppm de la lectura) Opción de alta resolución: modos manométrico, diferencial absoluto: ±(0,005 Pa + 30 ppm de la lectura) Modo absoluto: ±(0,008 Pa + 30 ppm de la lectura) |
| Vacío residual típico en modo absoluto | Con bomba turbomolecular: 0,04 a 0,1 Pa Con bomba de paletas rotativas: 0,3 a 0,4 Pa |
Control de presión |
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| Intervalos de presión (Pa) |
Modo manométrico: 5 intervalos de control solapados Presión mínima: 0 Presión mínima controlada: 0,1 Pa Modo absoluto: |
| Precisión de control |
Estándar: Modo manométrico: ±(0,020 Pa + 100 ppm del intervalo) Modos absolutos: ±(0,020 Pa + 30 ppm del intervalo) Opción de alta resolución: |
| Volumen de prueba nominal |
Modo manométrico: Hasta 20 cm³/lado (alto y bajo) Modo absoluto: Hasta 500 cm³/lado (alto y bajo) |
| Tiempo de ajuste de presión típico | De 1 a 2 minutos, según el volumen de prueba |
Pistón-cilindro |
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| Tamaño nominal | Diámetro: 35 mm Área: 10 cm² |
| Material del pistón | Carburo de tungsteno |
| Material del cilindro | Carburo de tungsteno |
| Sistema de montaje | No giratorio, autoajustable mediante presión lubricante independiente suministrada de manera central |
| Espacio del pistón-cilindro | Espacio cónico simétrico con conicidad dual de 6 micrones en un punto de lubricación central a 1 micrón en los extremos del cilindro |
| Calidad del gas lubricante | N2 limpio y seco o aire, acondicionamiento a bordo del 40 al 70% HR |
| Presión de gas lubricante | Modo manométrico: 40 kPa manométrico Modo absoluto: 40 kPa absoluto Flujo de gas lubricante: <1 scmm en total a las cámaras alta y baja |
Medición secundaria |
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| Temperatura del pistón-cilindro (°C) | Intervalo: de 0 a 40 Resolución: 0,01 Incertidumbre: ±0,1 |
| Vacío residual (Pa) | Intervalo: de 0 a 13 Resolución: 0,001 Incertidumbre: ±(0,5% de la lectura + 5 mPa) |
Medición de control |
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| Temperatura del gas de lubricación (°C) | Intervalo: de d0 a 40 Resolución: 0,1 Incertidumbre: ±0,2 |
| Presión del gas de lubricación (kPa) | Intervalo: de 0 a 200 absoluto Resolución: 0,001 Incertidumbre: ±0,1 |
| Humedad del gas de lubricación (%HR) | Intervalo: de 5 a 95 Resolución: 1 Incertidumbre: ±10 |
| Accesorio | Descripción |
|---|---|
| FPG8601-MODE-V-REF |
Modo de referencia de vacío |
| MS-8601-2 |
Ajuste de masa de 2,0 kg con gancho |
| BENCH-8601-ABS |
Varias opciones de bomba de vacío para la referencia FPG y el controlador VLPC en modos absolutos (consulte al representante de ventas de calibración de presión de Fluke) |
| FPG8601-RES-HIGH |
Alta resolución (1 mPa) |
| Manuales de productos |
|---|
FPG8601™/VLPC™ Operation and Maintenance Manual (2.96 MB) |
| Notas de la aplicación |
|---|
|
Typical Pressure Measurement Uncertainty Defined by an FPG8601 Force Balanced Piston Gauge (1.86 MB) |
| Documentación técnica |
|---|
|
FPG8601Forced Balanced Piston Gauge Data Sheet (2.11 MB) |
| Software |
|---|
| COMPASS for Pressure Calibration Software Download/Upgrade |
| FPGTools PC Based Software |
| Hojas de instrucciones |
|---|
|
Replacement EPROM kit For PG and FPG Terminals (197.71 KB) |