Sistema de calibración automatizada FPG8601

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.