22 Жидкостные приборы давления.
По конструктивному признаку жидкостные манометры подразделяются на:
-U- образные манометры;
-чашечные манометры.
Эти манометры используются для определения избыточного давления воздуха и неагрессивных газов до 0,1 МПа, для измерения разности давлений неагрессивных газов в пределах от 0,1 МПа до 7 кПа, а также неагрессивных жидкостей и паров в пределах от 0,1 МПа до 0,4 кПа.
Жидкостные U-образные манометры изготавливаются из стеклянных трубок диаметром 6... 10 мм, заполненных наполовину рабочей жидкостью - ртутью, водой, спиртом, маслом.
Разность давлений DР в манометре определяется выражением
h – высота столба жидкости.
Погрешность отсчета давления по шкале U-образного и чашечного
манометров составляет 2 мм и 1 мм, соответственно.
Действие деформационных приборов давления основано на зависимости деформации или изгибающего момента упругих чувствительных элементов от давления.
Деформационные приборы давления используют для измерения давления в очень широком диапазоне измерений - от 50 Па до 1000 МПа. Их изготавливают в виде манометров избыточного давления, манометров абсолютного давления, вакуумметров, дифференциальных манометров.
23 Деформационные приборы давления.
Деформационные приборы давления можно разделить на две
группы:
1. Приборы давления прямого действия, у которых перемещение
упругого элемента, обусловленное воздействием измеряемого давления или
разности давлений, преобразуется в перемещение отсчетного устройства.
Эти приборы обладают простотой устройства и эксплуатации, имеют
невысокую стоимость и поэтому нашли широкое распространение различных областях техники.
Манометры и вакуумметры имеют чувствительные элементы, выполненные в форме сильфонов и одновитковых трубчатых пружин.
2. Приборы давления, имеющие передающие преобразователи с
унифицированным выходным сигналом. Выходными сигналами могут
быть сигналы переменного тока, постоянного тока или пневматические
сигналы. Эти приборы, именуемые датчиками предназначены для работы с взаимозаменяемыми вторичными показывающими приборами.
Чувствительными элементами датчиков давления являются пластины, мембраны, сильфоны и трубчатые пружины.
Приборы давления с сильфонами предназначены для измерения и записи вакуумметрических и небольших избыточных давлений до 0,4 МПа.
Выпускаются приборы классов точности 1,5 и 2,5.
Приборы давления с трубчатой пружиной используются для измерения вакуумметрического давления, а также избыточного давления от 0,1 до 1000 МПа.
Приборы повышенной точности изготавливаются классами точности
0,6 и 0,1.
Контрольные приборы изготавливаются классом точности 0,6.
Технические приборы изготавливаются классами точности 1; 1,6;
2,5; 4,0.
Образцовые приборы имеют классы точности 0,16; 0,25 и 0,4.
24 Электрические датчики давления.
Любой электрический датчик давления включает в себя: чувствительный элемент, служащий для передачи воздействия на первичный преобразователь, схему обработки сигнала и корпус. Принципиально электрические датчики давления подразделяются на:
Резистивные (тензорезистивные);
Пьезоэлектрические;
Пьезорезонансные;
Емкостные;
Индуктивные (магнитные);
Оптоэлектронные.
Резистивный датчик давления
Резистивный или тензорезистивный датчик давления — это устройство, чувствительный элемент которого изменяет свое электрическое сопротивление под действием деформирующей нагрузки.
Растяжение проводящих элементов каждого тензорезистора приводит к росту длины и уменьшению поперечного сечения, в результате сопротивление растет. При сжатии — наоборот.
Тензорезистивые датчики отлично подойдут для оценки уровня давления, силы нажатия и измерения веса.
Пьезоэлектрический датчик давления
С
ледующий
тип электрического датчика давления —
пьезоэлектрический. В качестве
чувствительного элемента здесь выступает
пьезоэлемент. Пьезоэлемент на основе
пьезоэлектрика генерирует электрический
сигнал при деформации, это так называемый
прямой пьезоэффект.
Поскольку для возникновения пьезоэффекта требуется именно изменение давления, а не постоянное давление, то данный тип датчиков давления годится лишь для измерения давления в динамике.
Применяются пьезоэлектрические датчики давления, например, в первичных преобразователях скорости потока вихревых счетчиков воды, пара, газа и других однородных сред.
Пьезорезонансный датчик давления
Далее рассмотрим пьезорезонансные датчики давления. В пьезорезонансных датчиках давления работает обратный пьезоэффект. Одними из наиболее простых являются емкостные датчики давления. Два плоских электрода и зазор между ними образуют конденсатор. Один из электродов — мембрана, на которую действует измеряемое давление, что и приводит к изменению толщины зазора между, по сути, обкладками конденсатора.
Малогабаритные емкостные датчики давления позволяют измерять избыточное давление в жидкостях, газах, в паре. В различных технологических процессах с применением гидравлических и пневматических систем, в компрессорах, в насосах, на станках — во множестве промышленных задач оказываются полезными емкостные датчики давления. Конструкция датчика устойчива к перепадам температур и вибрациям, невосприимчива к электромагнитным помехам и агрессивным условиям среды.
Индуктивный (магнитный) датчик
Проводящая мембрана, чувствительная к давлению, расположена на некотором расстоянии от тонкого Ш — образного магнитопровода, на среднем керне которого намотана катушка. Между мембраной и магнитопроводом выставлен определенный воздушный зазор.
Когда на катушку подается напряжение, ток в ней создает магнитный поток, который проходит как через сам магнитопровод, так и через воздушный зазор и через мембрану, замыкаясь. Поскольку магнитная проницаемость в зазоре приблизительно в 1000 раз меньше, чем в магнитопроводе и в мембране, то даже небольшое изменение толщины зазора приводит к ощутимому изменению индуктивности цепи.