10. Средства измерения давления. Способы измерения и эффекты, положенные в основе измерения.

1. жидкостные (основанные на уравновешивании давления столбом жидкости);

2. поршневые (измеряемое давление уравновешивается внешней силой, действующей на поршень);

3. пружинные (давление измеряется по величине деформации упругого элемента);

4. электрические (основанные на преобразовании давления в какую-либо электрическую величину).

По виду измеряемого давления приборы подразделяются на следующие:

• манометры;

• вакуумметры;

• мановакуумметры;

• напоромеры;

• тягомеры;

• тягонапоромеры;

• дифманометры;

• микроманометры;

• барометры.

По принципу действия основную группу приборов для измере­ния давлений можно подразделить на следующие:

жидкостные;

деформационные (пружинные);

грузопоршневые;

электрические и др.

К жидкостным относятся манометры, принцип действия кото­рых основан на уравновешивании измеряемого давления или раз­ности давлений давлением столба жидкости . К таким мано­метрам относятся U-образные манометры, состоящие из сообщаю­щихся сосудов, в которых измеряемое давление определяют по од­ному или нескольким уровням жидкости.

В деформационных манометрах от измеряемого давления зави­сит степень деформации чувствительного элемента или развиваемой им силы. В состав деформационных входит трубчато-пружинный манометр, в котором чувствительным элементом является трубчатая пружина. Сильфонный функционирует на основе сильфона, мем­бранный — на основе мембраны или мембранной коробки.

Манометр с вялой мембраной, в котором измеряемое давление воспринимается вялой мембраной и преобразуется в силу, уравно­вешиваемую дополнительным устройством, также относится к де­формационным.

В грузопоршневых приборах, имеющих в большинстве случаев в качестве рабочего тела жидкость и часто называемых жидкост­ными, измеряемое давление уравновешивается давлением, созда­ваемым массой поршня с грузоприемным устройством, и массой грузов с учетом сил жидкостного трения.

Электрические манометры функционируют по принципу зави­симости одного из электрических параметров чувствительного элемента первичного преобразователя от давления.

11. Средства измерения уровня. Гидростатические, лазерные, магнитострикционные, буйковые уровнемеры

Для измерения уровня жидкостей применяются специальные средства измерений – уровнемеры.

Многообразие типов уровнемеров, принцип действия которых основан на различных физических методах, объясняется разнообразием свойств измеряемых жидкостей. Наибольшее распространение в промышленном использовании получили следующие виды уровнемеров: буйковые, пьезометрические, гидростатические, поплавковые, и ёмкостные.

Буйковый уровнемер – уровнемер, принцип действия которого основан на изме-рении перемещения буйка или силы гидростатического давления, действующей на буёк.

Буёк в отличие от поплавка не плавает на поверхности жидкости, а погружён в жидкость и перемещается в зависимости от её уровня. Буйковые уровнемеры наиболее часто применяются для измерения уровня однородных, в том числе агрессивных, жидкостей, находящихся при высоких рабочих давле-ниях (до 32 МПа), широком диапазоне температур (от –200 до +600С) и не обладающих свойствами адгезии (прилипания) к буйкам.

Главной особенностью буйковых уровнемеров является возможность измерения уровня границы раздела двух жидкостей.

Недостатком буйковых уровнемеров являются зависимость их точности от плотности и температуры измеряемой среды, ограниченность использования для больших (свыше 16 м) диапазонов измерения уровней жидкостей и жидкостей обладающих адгезией к буйку.

В основе принципа действия гидростатических уровнемеров - измерение давления создаваемого гидростатическим столбом жидкости находящимся выше чувствительного элемента датчика и преобразование измеренного значения в действительное значение уровня. Так как значение уровня создаваемого гидростатическим давлением зависит от плотности среды и совершенно не зависит от формы, размера и объема емкости. Конструктивно из можно отнести к датчикам дифференциального давления. На мембрану с одной стороны воздействует давление создаваемое столбом измеряемой жидкости, с другой стороны на мембрану воздействует атмосферное давление для обеспечения точности измерения. При измерении уровня продукта находящегося в емкости по давлением, на мембрану вместо атмосферного давления, необходимо подавать давление, имеющееся в емкости.

По конструкции гидростатические датчики уровня разделяются на: погружные (колокольные) и мембранные (монтируемые в емкость). В случае погружного уровнемера столю измеряемой жидкости воздействует на мембрану через воздушную подушку, что препятствует попаданию на мембрану загрязненной среды. В датчике с емкостной или тензорезистивной ячейкой измеряемый столб воздействует на прямую на мембрану. В этом случае минимально измеряемый уровень находиться в месте установки прибора.

Лазерный уровнемер

Индекс преломления пластмассы и воздуха изменяется в большом диапазоне. Инфракрасный оптический луч полностью отражается  на границе пластмассы и воздуха. Напротив, инфракрасный луч полностью проходит через границу пластмассы и жидкости.  Когда датчик вне жидкости, инфракрасное излучение отражается призмой назад к приемнику. Когда датчик смочен жидкостью, только часть оптического иныракрасного излучения отражается назад к приемнику, в то время как большинство не отражаясь уходит  в жидкость. Изменение уровня сигнала отслеживает встроенный фотоприемник и соответственно управляет переключением.

Магнитострикционный уровнемер использует характерную особенность магнитострикционного провода, который размещен в жестком (до 3 метров) или гибком зонде (до 15 метров). Магнитное поле магнитострикционного провода создает электромагнитную волну. От точки взаимодействия расположенного в поплавке магнитного диска волна возвращается обратно с определенной скоростью. Производится измерение времени прохождения волны, которое пропорционально расстоянию, на котором поплавок находится от электронных компонентов. Вышеуказанное расстояние является опорным для всех сигналов уровнемера.