Фундаментальний принцип роботи поршневого манометра та відмінна довгострокова стабільність зробили його незамінним інструментом у метрології тиску високої точності. У міру підвищення рівня точності, посилення вимог до якості та поширення автоматизації на робочому місці поршневий манометр повинен розвиватися, щоб продовжувати виконувати свою важливу роль у системі вимірювання. PG7000, перший по-справжньому новий поршневий манометр високого класу, представлений в кінці 1970-х років, який відповідає на цей виклик.
Розробка PG7000 велася з чотирма основними взаємопов’язаними проектними цілями:
• Забезпечення реальних покращень у фундаментальних метрологічних характеристиках, щоб гарантувати, що сьогоднішні та завтрашні постійно зростаючі вимоги до точності можуть бути підтримані.
• Інтегрування автоматичного моніторингу навколишнього середовища та робочих умов приладу з розширеними вбудованими інтелектуальними даними, щоб створити сучасний автономний прилад, який виводить повністю перевірені еталонні тиски в реальному часі через інтуїтивно зрозумілий інтерфейс оператора.
• Зменшення і, коли це можливо, усунення впливу оператора на вимірювання, щоб забезпечити стабільну продуктивність.
• Поліпшення ергономіки поршневого еталону для більшої задоволеності оператора та підвищення продуктивності.
Цілі розробки PG7000 були досягнуті шляхом удосконалення існуючих технологій, інноваційного дизайну, удосконалення процесів і повного застосування сучасних цифрових технологій і технологій обробки інформації. Результатом є узгоджена лінійка поршневих манометрів, які встановлюють новий стандарт як продуктивності, так і зручності використання, переосмислюючи сучасний рівень метрології високого тиску.

PG7202 є членом сімейства поршневих манометрів рівня PG7000, який охоплює діапазон високого тиску газу до 110 МПа. Робота безпосередньо в газі дозволяє уникнути складних у використанні сепараторів рідини/газу, які додають невизначеності процесу вимірювання. Конструкція поршневого циліндра PG7202, що працює на газі, з рідинним змащенням, усуває недоліки змащування поршневого циліндра газом під високим тиском. Чистота газу не впливає на продуктивність, а швидкість падіння поршня навіть нижча, ніж у гідравлічних поршневих манометрів.
PG7202 поєднується з контролером тиску газу GPC1 для конфігурації повної системи калібрування з ручним керуванням із налаштуванням і регулюванням тиску газу без зусиль (див. брошюру на GPC1). Замінивши автоматичний контролер тиску PPCH-G на GPC1 і додавши автоматизований навантажувач маси AMH-100, робота PG7202 може бути повністю автоматизована.

Газовий поршневий циліндр з рідинним змащенням
Принцип роботи поршня-циліндра PG7202 простий, але дуже ефективний. Виміряний тиск газу, Pg, прикладається до нижньої частини поршня і до верхньої частини резервуара рідини, розташованого навколо циліндра. Резервуар з'єднаний із зазором між поршнем і циліндром через бічні отвори в циліндрі, що дозволяє рідині з резервуара надходити в зазор.
Тиск рідини в зазорі Pl дорівнює тиску газу Pg плюс тиск, що виникає від напору рідини h. Тому, незалежно від значення тиску газу, тиск рідини в зазорі завжди вище тиску газу на величину напору рідини. Оскільки h невелика, а простір між поршнем і циліндром зазвичай становить менше 1 мікрона, витік рідини з дна циліндра до тиску газу є незначним. Згідно з конструкцією, будь-яке накопичення рідини падає безпосередньо в глухий відстійник. Значного забруднення тест-системи не відбувається. Оскільки резервуар для рідини міститься в модулі поршень-циліндр, поршень-циліндр можна зняти та встановити на платформу поршневого манометра PG7202 без втрати рідини з резервуара.
Усі вузли поршень-циліндр PG7202 можуть поставлятися з використанням фторованої синтетичної олії Krytox® для змащування поршневих циліндрів у випадках, коли система не повинна містити вуглеводнів.

Гідравлічна робота
Платформа PG7202 також може працювати з використанням масла, як середовища під тиском у діапазоні від 1 до 200 МПа. Для роботи з маслом використовуються поршнево-циліндрові модулі PC-7300-1, -2 або -5 (див. брошуру PG7000). Проста 10-хвилинна процедура перемикання, детально описана в посібнику до продукту, — це все, що потрібно для перемикання між пневматичним і гідравлічним режимом роботи.

Інтегровані поршнево-циліндрові метрологічні модулі
Кожен поршневий циліндр PG7000 є інтегрованою метрологічною системою, яка включає важливі компоненти для кріплення поршневого циліндра. Для заміни поршневих циліндрів модуль встановлюється та знімається з опори поршневого манометра. Усі механічні частини, які впливають на метрологію поршневого циліндра, пов’язані з окремим поршневим циліндром, а не є загальними частинами поршневої платформи. Ця унікальна конструкція забезпечує багато практичних і метрологічних переваг.
Переваги:
• Зміна діапазонів (поршень-циліндри) за секунди, без використання інструментів.
• Змінення поршня-циліндру, не піддаючи критичні поверхні забрудненню.
• Захист поршневого циліндру від пошкодження внаслідок випадкового удару або удару під час маніпулювання.
• Покращення відтворюваності вимірювань, уникаючи частого збирання/розбирання монтажних компонентів і гарантуючи, що кожен поршневий циліндр завжди використовується з тим самим монтажним обладнанням, навіть якщо він використовується на іншій платформі.
• Покращення конструкції кріплення поршень-циліндр, дозволивши оптимізувати кожну систему кріплення для розміру та діапазону поршень-циліндр, а не приймати компроміси єдиної взаємозамінної системи кріплення.

Концентричність масового навантаження
На характеристики поршневого еталону значною мірою впливає вертикальність поршень-циліндр і концентричність масового навантаження. Для оптимальної продуктивності вісь поршень-циліндр повинна бути якомога краще вирівняна з прискоренням сили тяжіння, а масове навантаження має бути концентричним до осі поршень-циліндр.
Забезпечення вертикальності поршень-циліндр і якість навантаження були ключовими завданнями конструкції PG7000. Вирівнювання поршнево-циліндрового модуля забезпечується сполучною поверхнею великого діаметру між монтажною стійкою та поршнево-циліндровим модулем. Кількість незалежних частин між поршнем і масовим навантаженням зменшено до двох (кришка поршня і масовий навантажувальний дзвін). Головка поршня фактично стає частиною поршня шляхом механічної обробки після встановлення концентрично до поршня з точністю ±20 мікрон. Поршневі циліндри PG7000 мають чудові механічні характеристики, але реалізація їх виняткової чутливості та часу обертання була б неможливою без особливої ​​уваги до вирівнювання та якості масового навантаження.

Інтегрована електроніка, програмне забезпечення та віддалений інтерфейс
PG7000 — це сучасний цифровий інструмент, який використовує всі переваги сучасних датчиків і технологій обробки даних, що підтримується вбудованим програмним забезпеченням, вбудованим локальним інтерфейсом користувача та стандартними віддаленими інтерфейсами. Повнофункціональна робота забезпечується безпосередньо самим приладом без модернізації, додаткових модулів або зовнішніх комп’ютерів і програмного забезпечення.
Електроніка, необхідна для моніторингу всіх умов і функцій навколишнього середовища та приладів інтегровані в платформу PG7000. Дисплей і клавіатура для оператора розташовані на компактному терміналі, що виглядає як інші продукти DHI. Джерела живлення системи також містяться в терміналі, щоб видалити їх джерело тепла з платформи PG.
Вбудоване програмне забезпечення підтримує широкі вбудовані функції: відображення індивідуальних змінних умов навколишнього середовища та робочих параметрів PG, зберігання та виклик метрологічних даних поршня, циліндра та набору маси обчислення повністю компенсованих значень тиску до маси та маси до тиску, включаючи всі впливи та поправки напору забезпечення цілі, індикація умов для дійсного вимірювання на основі продуктивності.
Взаємодія оператора з PG7000, як і з іншими сучасними випробувальними приладами, здійснюється через інтегровану клавіатуру та буквено-цифровий дисплей, що не потребує зовнішнього комп’ютера чи програмного забезпечення. Клавіатура керується функціями, що забезпечує швидке та інтуїтивно зрозуміле керування. Крім того, інтерфейси RS-232 і IEEE 488 з розширеними, повністю задокументованими рядковими командами ASCII включені для віддаленого зв'язку.

Бортове вимірювання умов експлуатації
PG7000 включає вбудоване вимірювання всіх навколишніх і робочих умов, необхідних для розрахунку тиску в межах допуску.
До них належать:
• Відносна вологість: датчик густини на задній панелі платформи PG.
• Барометричний тиск: внутрішній п'єзорезистивний датчик або дистанційне підключення до будь-якого барометра по RS-232.
• Температура навколишнього середовища: платиновий термометр опору, встановлений на задній панелі платформи PG.
• Температура поршень-циліндр: платиновий термометр опору, вбудований у поршневий циліндр.
Окремі вимірювання можна спостерігати в реальному часі як локально через термінал PG, так і віддалено через інтерфейс RS-232 або IEEE 488.
Забезпечення перевірки та повторного калібрування вбудованих датчиків включено та підтримується вбудованим програмним забезпеченням PG7000.

Контроль поведінки поршня
Точна інформація про поведінку поршня необхідна для досягнення найкращих характеристик завдяки високоточному поршневому датчику. Положення поршня та швидкість падіння важливі для того, щоб поршень перебував у правильній точці свого ходу та падав із природною швидкістю. Контроль швидкості обертання поршня, хоча його часто ігнорують, також дуже важливий для забезпечення постійних робочих умов і виявлення можливого забруднення поршня-циліндра.
PG7000 вимірює та забезпечує індикацію в реальному часі:
• Положення поршня
• Швидкість падіння поршня
• Частота обертання поршня
• Уповільнення обертання поршня
Положення поршня вимірюється за принципом LVDT з кільцем на внутрішній стороні розтрубу масового завантаження, що діє як арматура. Швидкість обертання вимірюється оптично за допомогою датчика в монтажній стійці, який виявляє рух зубчастого кільця на внутрішній стороні дзвона для завантаження маси. Обидві вимірювальні системи повністю не заважають. Вони не впливають на вільний рух поршня по будь-якій осі.

Індикація готовності/неготовності
PG7000 спрощує роботу за допомогою індикації «готовий/не готовий», щоб надати оператору чітку вказівку «починати/не починати» про те, коли можна виконати вимірювання.
Індикація готовності/неготовності базується на перевірці різноманітних робочих умов, включаючи положення поршня, швидкість падіння поршня, швидкість обертання поршня, уповільнення обертання поршня, швидкість зміни температури поршня та еталонний рівень вакууму (за наявності). Умова «готовність» вказується, коли всі умови потрапляють у певні межі. Якщо будь-яка умова виходить за межі, позначається неготовність з ідентифікацією відповідної умови. За бажанням користувач може налаштувати обмеження для різних критеріїв «готовий/не готовий».
Функція «готовий/не готовий» гарантує, що вимірювання виконуються в незмінних умовах, не вимагаючи від оператора незалежного моніторингу кількох змінних та/або прийняття суб’єктивних суджень і рішень.

Виявлення близького плавання поршня
Традиційно одним із найбільш виснажливих аспектів роботи з поршневим манометром є регулювання тиску, щоб поршень міг плавати. Процедура є делікатною, оскільки поршень підніметься раптово й без попередження лише під тиском, який відповідає масі, навантаженій на поршень. Пошук цієї точки без перевищення, потребує повільного й дуже обережного контролю тиску.
PG7000 полегшує рух поршня (контролюючі тиск вручну чи автоматично) завдяки системі попереднього підняття поршня, яка забезпечує завчасне попередження про те, що тиск наближається до точки, де поршень підійде до кінця ходу. Попереднє підняття застосовується за допомогою пружинних упорів кінця ходу. Сила пружини еквівалентна приблизно 2 кг навантаження на поршень. Попереднє підняття змушує поршень почати віддалятися від кінця ходу до того, як тиск під поршнем стане еквівалентним масі, навантаженій на поршень. PG7000 виявляє ранній рух поршня, а також видає візуальні та звукові попередження про те, що поршень збирається залишити кінець ходу. Система попереднього підняття впливає на поршень лише тоді, коли він знаходиться в кінці ходу, вона не заважає вільному руху поршня, коли він плаває.
Система попереднього підняття поршня забезпечує завчасне попередження про поплавок поршня, що полегшує роботу працювати з PG7000. Підпружинені обмежувачі також забезпечують амортизацію для пом’якшення удару, коли поршень досягає кінця ходу, щоб зменшити знос інструменту.

Інтелектуальне обертання поршня
У високопродуктивних поршневих циліндрах поршень повинен обертатися, щоб працювати належним чином. Обертання створює центруючі сили, які утримують поршень у центрі циліндра, забезпечуючи рівномірний кільцевий зазор, а також свободу та рухливість поршня. Для найбільш повторюваних вимірювань тиску важливо, щоб швидкість обертання була постійною. Крім того, коли проводяться вимірювання, жодна система приводу не може бути задіяна, оскільки це призведе до паразитних сил і невимірних помилок.
PG7000 є першим комерційно доступним поршневим манометром, який забезпечує моніторинг швидкості обертання та зниження швидкості обертання. Ці вимірювання в поєднанні з внутрішньою логікою PG7000 використовуються для забезпечення того, що показники тиску завжди виконуються в межах швидкості обертання та згасання в межах швидкості обертання. Це звільняє оператора від відповідальності за моніторинг швидкості обертання та замінює суб’єктивне судження оператора об’єктивними вимірюваннями.
На платформах PG7000 стимул обертання може надаватися вручну або за допомогою додаткового моторного приводу. У більшості випадків ручне обертання є достатнім, оскільки поршневі циліндри PG7000 потребують лише періодичного прискорення обертання, а система моніторингу швидкості обертання гарантує, що вимірювання будуть виконані в належних межах.
За потреби обертання з приводом від двигуна забезпечується запатентованою системою, яка інтелектуально вмикається та вимикається залежно від поточної швидкості обертання, щоб підтримувати швидкість обертання в межах. На відміну від звичайних систем поршневого приводу, контакт приводу ніколи не відбувається випадково або без попередження. Система обертання може зчепитися з поршнем у будь-якому положенні і не впливає суттєво на його положення чи встановлений тиск. Попередження надходить, коли система обертання збирається включитися та під час її роботи. Доступне перевизначення, щоб залучення відбувалося лише на вимогу оператора.

Удосконалені компоненти генерування тиску та контролю
У повсякденній роботі основна взаємодія оператора з системою калібрування тиску на основі поршневого манометра полягає в створенні тиску та компонентах керування. Вони використовуються постійно, як для великих змін тиску між кроками, так і для виконання тонких налаштувань, необхідних для “плавання” та повторного “плавання” поршня. З роками простота використання та надійність цих компонентів значною мірою впливатимуть на цінність системи як інструменту калібрування.
Центральна роль компонентів генерації тиску та контролю в досягненні цілей PG7000 була визнана на початку процесу розробки PG7000 і залишалася в авангарді. Усі аксесуари для тиску PG7000 були розроблені спеціально для їх застосування, шукаючи шляхи підвищення ефективності та ергономіки роботи поршневого манометра.
PG7000 представив повністю автоматизований контроль тиску газу в настільній поршневій системі вимірювання, яка в поєднанні з іншими інтелектуальними функціями PG7000 залишає лише вантажі для завантаження та розвантаження у відповідь на підказки системи оператору.
Також доступний ручний регулятор тиску газу. Він має компактні розміри, що полегшує налаштування системи, і оснащено спеціальними ручками клапанів з м’якою рукояткою — це не просто деталь, якщо ви використовуєте їх щодня.

COMPASS® для програмного забезпечення для калібрування тиску
Програмне забезпечення COMPASS для калібрування тиску робить PG7000 наступним кроком у автоматизації калібрування.
Оскільки бортова електроніка та програмне забезпечення PG7000 керують усіма основними метрологічними аспектами та аспектами системного моніторингу роботи PG7000, COMPASS не потрібен для керування системою та проведення точних вимірювань. COMPASS зосереджується на оптимізації ширшого застосування PG7000 у калібрувальній лабораторії. COMPASS налаштовує записи про пристрій, що перевіряється, визначає та пов’язує процедури тестування з пристроєм, що перевіряється, запускає тести, отримує дані з еталону та тестові дані, створює стандартні та спеціальні звіти про калібрування. Усі дані приладів, тестового обладнання та тестів збираються та зберігаються у стандартних файлах із роздільниками, які можна легко завантажити в інші програми.