4.4. Электрические манометры

В основу действия этих приборов положены различные фи­зические явления, когда давление преобразуется прямо или косвенно в какую-либо электрическую величину, функционально связанную с давлением, например изменение электрического сопротивления проводников при воздействии внешнего избыточ­ного давления, изменение индуктивности или электрической емкости и т. д..

К приборам этого типа относятся манометры сопротивления, пьезоэлектрические и емкостные.

4.4.1. Пьезоэлектрические манометры

Принцип их действия ос­нован на использовании пьезоэлектрического эффекта, т. е.эффекта возникновения электрических зарядов при деформации некоторых кристаллов (кварца, турмалина, бария и др.). Для изготовления пьезоэлектрических чувствительных элементов наиболее широко применяется кварц, обладающий хорошими пьезоэлектрическими свойствами, механической прочностью, высоки-ми изоляционными свой­ствами н независимостью пьезо­электрической характеристики от изменения температуры.

Устройство пьезоэлектриче­ского манометра схематично по­казано на рис.4.22. Измеряемое избыточное давление действует на металлическую пластину 1, сжимающую кварцевые плас­тины 2, разделенные металли- че­ской прокладкой 3. Кварцевые пластины располагают так, чтобы грани с отрицательным за­рядом были обращены к прокладке 3, а стороны с положи­тельным зарядом прилегали к пластинам, через которые они электрически замыкаются на корпус преобразователя. Возни­кающая при этом разность потенциалов посту­пает на электронный усилитель 4, по показаниям которого судят о величине измеряемого дав­ления.

Характерной особенностью пьезоэлектриче­ских манометров является мгновенное возникно­вение электрических зарядов в момент прило­жения силы (т. е. они безынерционны), благо­даря чему они становятся незаменимыми при измерении давления быстропротекающих про­цессов. Они позволяют измерять давление до 100 МПа. Погрешность измерения пьезоэлект­рическим манометром составляет ±1,5—2%.

Рис. 4.22. Пьезоэлектрический Рис. 4.23. Манометр с преобразователем

манометр из манганиновой проволоки

4.4.2. Манометры сопротивления

Действие мано­метров сопротивления основано на изменении электрического сопротивления проводника под влиянием внешнего избыточного давления. Для изготовления чувствительного элемента при­бора используется манганин, имеющий линей­ную независимость приращения электрического сопротивления от давления, обладающий очень малым температурным коэф­фициентом электрического сопротив-ления, что позволяет не счи­таться с изменением температуры окружа-ющего прибор воздуха. Недостаток манганина заключается в малом изменении сопро­тивления под действием давления. Па рис. 4.23 показана схема манганинового манометра, в корпусе 1 которого на двух метал­лических стержнях 3 смонтирована манганиновая однослойная катушка 2. Стержни крепятся посредством гайки 4, гермети­чески соединенной с корпусом при помощи уплотнения, состоя­щею из изоляционных прокладок. Для присоединения мано­метра к аппарату или трубопроводу служит ниппель 5. Стержни в верхней своей части имеют зажимы для присоеди­нения к приборам, измеряющим сопротивление катушки. В ка­честве таких приборов применяют мосты или потенциометры. Манганиновые манометры типа ММ25000 могут измерять дав­ление до 2500 МПа. Пределы допускаемой основной погреш­ности не превышают ±1 %.

К манометрам сопротивления относятся также приборы с чувствительным элементом — тензометром. Тензометр пред­ставляет собой топкую проволоку (манганиновую диаметром 0,02—0,05 мм), наклеенную на изоляционное основание (бу­магу). К концам проволоки припаивают выводы. Такой чувст­вительный элемент наклеивается на поверхность, подвергаю­щуюся деформации, и преобразует усилие или пропорциональ­ную ему деформацию в изменение сопротивления проволоки.

Тензометр обладает прямолинейностью характеристики, малой инерционностью, возможностью размещения в труднодоступных мес-тах, достаточно малой погрешностью, не превышающей ±2%.

Измерительными приборами сопротивления тензометра слу­жат обычно мостовые схемы, в одно плечо которых включается измерительный тензометр, а в смежное — компенсационный тен­зометр, не подвергающийся деформации и служащий для ком­пенсации температурных влияний среды.