Фундаментальный принцип работы поршневого манометра и отличная долгосрочная стабильность сделали его незаменимым инструментом в метрологии высокоточного давления. По мере повышения уровня точности, усиления требований к качеству и распространения автоматизации на рабочем месте, поршневой манометр должен развиваться, чтобы продолжать выполнять свою важную роль в системе измерения. PG7000, первый по-настоящему новый поршневой манометр высокого класса, представленный в конце 1970-х годов, отвечающий на этот вызов.
Разработка PG7000 велась с четырьмя основными взаимосвязанными проектными целями:
• Обеспечение реальных улучшений в фундаментальных метрологических характеристиках, чтобы гарантировать, что сегодняшние и завтрашние постоянно растущие требования к точности могут быть поддержаны.
• Интегрирование автоматического мониторинга окружающей среды и рабочих условий прибора с расширенными встроенными интеллектуальными данными, чтобы создать современный автономный прибор, выводящий полностью проверенные эталонные давления в реальном времени через интуитивно понятный интерфейс оператора.
• Уменьшение и, когда это возможно, устранение влияния оператора на измерение, чтобы обеспечить стабильную производительность.
• Улучшение эргономики поршневого эталона для большей удовлетворенности оператора и повышения производительности.
Цели разработки PG7000 были достигнуты путем усовершенствования существующих технологий, инновационного дизайна, усовершенствования процессов и полного применения современных цифровых технологий и технологий обработки информации. Результатом является согласованная линейка поршневых манометров, устанавливающих новый стандарт как производительности, так и удобства использования, переосмысливая современный уровень метрологии высокого давления.

PG7202 является членом семейства поршневых манометров уровня PG7000, охватывающего диапазон высокого давления газа до 110 МПа. Работа непосредственно в газе позволяет избежать сложных в использовании сепараторов жидкости/газа, придающих неопределенности процессу измерения. Конструкция поршневого цилиндра PG7202, работающего на газе, с жидкостной смазкой, устраняет недостатки смазки поршневого цилиндра газом под высоким давлением. Чистота газа не влияет на производительность, а скорость падения поршня даже ниже, чем у гидравлических поршневых манометров.
PG7202 сочетается с контроллером давления газа GPC1 для конфигурации полной системы калибровки с ручным управлением с настройкой и регулировкой давления газа без усилий (см. брошюру на GPC1). Сменив автоматический контроллер давления PPCH-G на GPC1 и добавив автоматизированный погрузчик массы AMH-100, работа PG7202 может быть полностью автоматизирована.

Газовый поршневой цилиндр с жидкостной смазкой
Принцип работы поршня-цилиндра PG7202 прост, но очень эффективен. Измеренное давление газа, Pg, прикладывается к нижней части поршня и к верхней части резервуара жидкости, расположенного вокруг цилиндра. Резервуар соединен с зазором между поршнем и цилиндром через боковые отверстия в цилиндре, что позволяет жидкости из резервуара поступать в зазор.
Давление жидкости в зазоре Pl равно давлению газа Pg плюс давление, возникающее от напора жидкости h. Поэтому, независимо от значения давления газа, давление жидкости в зазоре всегда выше давления газа на величину напора жидкости. Поскольку h невелика, а пространство между поршнем и цилиндром обычно составляет менее 1 микрона, утечка жидкости со дна цилиндра до давления газа незначительна. Согласно конструкции любое накопление жидкости падает непосредственно в глухой отстойник. Значительного загрязнения тест-системы не происходит. Поскольку резервуар жидкости содержится в модуле поршень-цилиндр, поршень-цилиндр можно снять и установить на платформу поршневого манометра PG7202 без потери жидкости из резервуара.
Все узлы поршень-цилиндра PG7202 могут поставляться с использованием фторированного синтетического масла Krytox® для смазывания поршневых цилиндров в случаях, когда система не должна содержать углеводородов.

Гидравлическая работа
Платформа PG7202 также может работать с использованием масла в качестве среды под давлением в диапазоне от 1 до 200 МПа. Для работы с маслом используются поршнево-цилиндровые модули PC-7300-1, -2 или -5 (см. брошюру PG7000). Простая 10-минутная процедура переключения, подробно описанная в руководстве к продукту, – это все, что нужно для переключения между пневматическим и гидравлическим режимом работы.

Интегрированные поршнево-цилиндровые метрологические модули
Каждый поршневой цилиндр PG7000 представляет собой интегрированную метрологическую систему, которая включает важные компоненты для крепления поршневого цилиндра. Для замены цилиндров поршневых модуль устанавливается и снимается с опоры поршневого манометра. Все механические части, влияющие на метрологию поршневого цилиндра, связаны с отдельным поршневым цилиндром, а не являются общими частями поршневой платформы. Эта уникальная конструкция обеспечивает много практичных и метрологических преимуществ.
Достоинства:
• Изменение диапазонов (поршень-цилиндры) в секунду, без использования инструментов.
• Изменение поршня-цилиндра, не подвергая критические поверхности загрязнению.
• Защита поршневого цилиндра от повреждения в результате случайного удара или удара во время манипулирования.
• Улучшение воспроизводимости измерений, избегая частой сборки/разборки монтажных компонентов и гарантируя, что каждый поршневой цилиндр всегда используется с тем же монтажным оборудованием, даже если он используется на другой платформе.
• Улучшение конструкции крепления поршень-цилиндр, позволив оптимизировать каждую крепежную систему для размера и диапазона поршень-цилиндр, а не принимать компромиссы единой взаимозаменяемой системы крепления.

Концентричность массовой нагрузки
На характеристики поршневого эталона в значительной степени влияет вертикальность поршень-цилиндра и концентричность массовой нагрузки. Для оптимальной производительности ось поршень-цилиндр должна быть как можно лучше выравнена с ускорением силы тяжести, а массовая нагрузка должна быть концентрической к оси поршень-цилиндр.
Обеспечение вертикальности поршень-цилиндр и качество погрузки были ключевыми задачами конструкции PG7000. Выравнивание поршнево-цилиндрового модуля обеспечивается соединительной поверхностью большого диаметра между монтажной стойкой и поршнево-цилиндровым модулем. Количество независимых частей между поршнем и массовой нагрузкой уменьшено до двух (крышка поршня и массовый погрузочный звон). Головка поршня фактически становится частью поршня путем механической обработки после установки концентрически поршня с точностью ±20 микрон. Поршневые цилиндры PG7000 обладают превосходными механическими характеристиками, но реализация их исключительной чувствительности и времени вращения была бы невозможна без особого внимания к выравниванию и качеству массовой нагрузки.

Интегрированная электроника, программное обеспечение и удаленный интерфейс
PG7000 – это современный цифровой инструмент, использующий все преимущества современных датчиков и технологий обработки данных, поддерживаемый встроенным программным обеспечением, встроенным локальным пользовательским интерфейсом и стандартными удаленными интерфейсами. Полнофункциональная работа обеспечивается непосредственно самим прибором без модернизации, дополнительных модулей или внешних компьютеров и программного обеспечения.
Электроника, необходимая для мониторинга всех условий и функций окружающей среды и приборов, интегрирована в платформу PG7000. Дисплей и клавиатура для оператора расположены на компактном терминале, который выглядит как другие продукты DHI. Источники питания системы также содержатся в терминале, чтобы удалить их источник тепла из платформы PG.
Встроенное программное обеспечение поддерживает широкие встроенные функции: отображение индивидуальных изменений условий окружающей среды и рабочих параметров PG, хранение и вызов метрологических данных поршня, цилиндра и набора массы вычисления полностью компенсированных значений давления к массе и массы к давлению, включая все воздействия и поправки напора обеспечения цели , индикация условий для действительного измерения на основе производительности
Взаимодействие оператора с PG7000, как и с другими современными испытательными приборами, осуществляется через интегрированную клавиатуру и буквенно-цифровой дисплей, не требующий внешнего компьютера или программного обеспечения. Клавиатура управляется функциями, обеспечивающими быстрое и интуитивно понятное управление. Кроме того, интерфейсы RS-232 и IEEE 488 с расширенными, полностью задокументированными строчными командами ASCII включены для удаленной связи.

Бортовое измерение условий эксплуатации
PG7000 включает встроенное измерение всех окружающих и рабочих условий, необходимых для расчета давления в пределах допуска.
К ним относятся:
• Относительная влажность: датчик плотности на задней панели платформы PG.
• Барометрическое давление: внутренний пьезорезистивный датчик или дистанционное подключение к любому барометру по RS-232.
• Температура окружающей среды: платиновый термометр сопротивления установлен на задней панели платформы PG.
• Температура поршневой цилиндр: платиновый термометр сопротивления, встроенный в поршневой цилиндр.
Отдельные измерения можно наблюдать в реальном времени как локально через PG-терминал, так и удаленно через интерфейс RS-232 или IEEE 488.
Обеспечение проверки и повторной калибровки встроенных датчиков включено и поддерживается встроенным программным обеспечением PG7000.

Контроль поведения поршня
Точная информация о поведении поршня необходима для достижения наилучших характеристик благодаря высокоточному поршневому датчику. Положение поршня и скорость падения важны для того, чтобы поршень находился в правильной точке своего хода и падал с естественной скоростью. Контроль скорости вращения поршня, хотя его часто игнорируют, также важен для обеспечения постоянных рабочих условий и выявления возможного загрязнения поршня-цилиндра.
PG7000 измеряет и обеспечивает индикацию в реальном времени:
• Положение поршня
• Скорость падения поршня
• Частота вращения поршня
• Замедление вращения поршня
Положение поршня измеряется по принципу LVDT с кольцом на внутренней стороне раструба массовой загрузки, действующей как арматура. Скорость вращения оптически измеряется с помощью датчика в монтажной стойке, который обнаруживает движение зубчатого кольца на внутренней стороне колокола для загрузки массы. Обе измерительные системы полностью не мешают. Они не влияют на свободное движение поршня по какой-либо оси.

Индикация готовности/неготовности
PG7000 упрощает работу с помощью индикации готов/не готов, чтобы предоставить оператору четкое указание начинать/не начинать о том, когда можно выполнить измерения.
Индикация готовности/неготовности основана на проверке различных условий работы, включая положение поршня, скорость падения поршня, скорость вращения поршня, замедление вращения поршня, скорость изменения температуры поршня и эталонный уровень вакуума (при наличии). Условие «готовность» указывается, когда все условия попадают в определенные рамки. Если любое условие выходит за пределы, указывается на неготовность с идентификацией соответствующего условия. По желанию пользователь может настроить ограничения для разных критериев «готов/не готов».
Функция «готов/не готов» гарантирует, что измерения выполняются в неизменных условиях, не требуя от оператора независимого мониторинга нескольких переменных и/или принятия субъективных суждений и решений.

Обнаружение близкого плавания поршня
Традиционно одним из наиболее изнурительных аспектов работы с поршневым манометром является регулировка давления, чтобы поршень мог плавать. Процедура деликатная, поскольку поршень поднимется внезапно и без предупреждения только под давлением, которое соответствует массе, нагруженной на поршень. Поиск этой точки без превышения требует медленного и очень осторожного контроля давления.
PG7000 облегчает движение поршня (контролирующее давление вручную или автоматически) благодаря системе предварительного поднятия поршня, которая обеспечивает предварительное предупреждение о том, что давление приближается к точке, где поршень подойдет к концу хода. Предварительное поднятие применяется с помощью пружинных упоров конца хода. Сила пружины эквивалентна примерно 2 кг нагрузки на поршень. Предварительное поднятие заставляет поршень начать удаляться от конца хода до того, как давление под поршнем станет эквивалентным массе, нагруженной на поршень. PG7000 выявляет раннее движение поршня, а также выдает визуальные и звуковые предупреждения о том, что поршень собирается покинуть конец хода. Система предварительного поднятия влияет на поршень только тогда, когда он находится в конце хода, она не мешает свободному движению поршня, когда он плавает.
Система предварительного поднятия поршня обеспечивает заблаговременное предупреждение о поплавке поршня, что облегчает работу с PG7000. Подпружиненные ограничители также обеспечивают амортизацию для смягчения удара, когда поршень достигает конца хода, чтобы уменьшить износ инструмента.

Умное вращение поршня
В высокопроизводительных поршневых цилиндрах поршень должен вращаться, чтобы работать должным образом. Вращение создает центрирующие силы, удерживающие поршень в центре цилиндра, обеспечивая равномерный кольцевой зазор, а также свободу и подвижность поршня. Для наиболее повторяющихся измерений давления важно, чтобы скорость вращения была постоянной. Кроме того, когда производятся измерения, ни одна система привода не может быть задействована, поскольку это приведет к паразитным силам и неизмеримым ошибкам.
PG7000 является первым коммерчески доступным поршневым манометром, обеспечивающим мониторинг скорости вращения и снижение скорости вращения. Эти измерения в сочетании с внутренней логикой PG7000 используются для обеспечения того, что показатели давления всегда выполняются в пределах скорости вращения и затухания в пределах скорости вращения. Это освобождает оператора от ответственности за мониторинг скорости обращения и заменяет субъективное суждение оператора объективными измерениями.
На платформах PG7000 стимул вращения может предоставляться вручную или посредством дополнительного моторного привода. В большинстве случаев ручное вращение достаточно, поскольку поршневые цилиндры PG7000 требуют лишь периодического ускорения вращения, а система мониторинга скорости вращения гарантирует, что измерения будут выполнены в надлежащих пределах.
При необходимости вращение с приводом от двигателя обеспечивается запатентованной системой, которая интеллектуально включается и выключается в зависимости от текущей скорости вращения, чтобы поддерживать скорость вращения в пределах. В отличие от обычных систем поршневого привода контакт привода никогда не происходит случайно или без предупреждения. Система вращения может сцепиться с поршнем в любом положении и существенно не влияет на его положение или установленное давление. Предупреждение поступает, когда система вращения собирается включиться при работе. Доступно переопределение, чтобы привлечение происходило только по требованию оператора.

Усовершенствованные компоненты генерирования давления и контроля
В повседневной работе основное взаимодействие оператора с системой калибровки давления на основе поршневого манометра заключается в создании давления и компонентах управления. Они используются постоянно, как для больших изменений давления между шагами, так и для выполнения тонких настроек, необходимых для плавания и повторного плавания поршня. С годами простота использования и надежность этих компонентов будут в значительной степени влиять на ценность системы как инструмента калибровки.
Центральная роль компонентов генерации давления и контроля в достижении целей PG7000 была признана в начале процесса разработки PG7000 и оставалась в авангарде. Все аксессуары для давления PG7000 были разработаны специально для их применения, ища пути повышения эффективности и эргономики работы поршневого манометра.
PG7000 представил полностью автоматизированный контроль давления газа в настольной поршневой системе измерения, которая в сочетании с другими интеллектуальными функциями PG7000 оставляет только грузы для погрузки и разгрузки в ответ на подсказки системы оператора.
Также доступен ручной регулятор давления газа. Он имеет компактные размеры, что облегчает настройку системы, и оснащен специальными ручками клапанов с мягкой рукояткой – это не просто деталь, если вы используете их каждый день.

COMPASS® для программного обеспечения для калибровки давления
Программное обеспечение COMPASS для калибровки давления делает PG7000 следующим шагом в автоматизации калибровки.
Поскольку бортовая электроника и программное обеспечение PG7000 управляют всеми основными метрологическими аспектами и аспектами системного мониторинга работы PG7000, COMPASS не нужен для управления системой и проведения точных измерений. определяет и связывает процедуры тестирования с проверяемым устройством, запускает тесты, получает данные по эталону и тестовые данные, создает стандартные и специальные отчеты о калибровке. Все данные приборов, тестового оборудования и тестов собираются и хранятся в стандартных файлах с разделителями, которые можно легко скачать в другие приложения.