4.2. Методы и средства измерений давления

Давление определяется отношением силы, действующей пер­пендикулярно поверхности, к площади этой поверхности. Разли­чают абсолютное, атмосферное, избыточное давление и состоя­ние, называемое вакуумом.

Давление измеряется с помощью манометров и измеритель­ных преобразователей давления (ИПД). Манометр — измеритель­ный прибор для измерения давления или разности давлений с непосредственным отсчетом (отображением) их значений. Изме­рительный преобразователь давления — преобразователь, выход­ной сигнал которого функционально связан с измеряемым давле­нием или разностью давлений.

По функциональному назначению и названию манометры подразделяются на следующие группы: напоромеры — манометры для измерений малых избыточных давлений (до 40 кПа); тягоме­ры — вакуумметры с верхним пределом измерений не более 40 кПа; тягонапорометры — мановакуумметры с диапазоном измере­ний —20 н- +20 кПа; вакуумметры остаточного давления — ваку­умметры для измерения глубокого вакуума или остаточного дав­ления (менее 200 Па). Дифманометры — для измерений разности давлений.

В зависимости от назначения дифманометры подразделяются на дифманометры-расходомеры, дифманометры-тягомеры, диф- манометры-уровнемеры и т. д.

По принципу действия чувстительного элемента (ЧЭ) средст­ва измерения давления подразделяются на три группы: к первой группе относятся поршневые, жидкостные и другие типы мано­метров и ИПД, основанные на прямых методах измерений; ко второй — деформационные, полупроводниковые и другие типы манометров и ИПД, основанные на прямых относительных мето­дах измерений; к третьей — термопарные и ионизационные ваку­умметры, ультразвуковые манометры и другие приборы, основан­ные на косвенных методах измерений.

Широкое применение получили деформационные манометры с одновитковой трубчатой пружиной. Они устанавливаются непо­средственно на технологическом оборудовании (по месту) или дистанционно (на щитах). Диапазон измерений деформационных манометров составляет от 10 Па до 2 ГПа, класс точности — от 0,25 до 4,0. При измерении относительно небольших давлений (менее I МПа) используют мембранные манометры, которые со­держат гофрированную мембрану, герметично закрепленную меж­ду фланцами, класс точности от 0,15 до 2,5.

Электромагнитные преобразователи, используемые в системах передачи сигналов, подразделяются на индуктивные, трансформа­торные и магнитоупругие.

Индуктивные преобразователи, переводящие перемещения в изменение индуктивности магнитной цепи, используются в ма­нометрах любого вида. Обычно применяется дифференциальная схема включения индуктивных преобразователей, которая расши­ряет линейный участок статической характеристики и повышает чувствительность прибора.

Широкое применение нашли и резисторные деформационные манометры, основанные на использовании тензорезисторов, из­меняющих сопротивление при деформации. Различают следую­щие группы тензорезисторов: проволочные, фольговые, тонко­пленочные и полупроводниковые.

В настоящее время серийно изготавливаются тензорезистор- ные преобразователи типа «Сапфир». В них используется полу­проводниковый кремниевый тензорезистор, нанесенный на изо­лированную сапфировую подложку. Под воздействием измеряе­мого давления подложка деформируется и возникающее при этом изменение сопротивления тензорезистора с помощью элек­тронного устройства преобразуется в аналоговый стандартный сигнал 0 -г 5, 0 + 20 или 4 + 20 мА постоянного тока.

Измерительные преобразователи «Сапфир» можно применять для измерений нижеследующих параметров: избыточного давления (ИД), абсолютного давления (АД), вакуума (ВД), избыточного дав­ления и вакуума (ИВД), перепада давления (ПД), гидростатиче­ского давления (ГД). Эти преобразователи работают при темпера­турах 5 + 50°С, по требованию заказчика возможно расширение диапазона температур до (-20 + +80)°С. Допускаемая основная по­грешность составляет 0,25 и 0,5 верхние пределы измерений — от 0,25 кПа до 100 МПа.

Измерительные преобразователи давления ЗОНД-10 предназна­чены для преобразования давления жидкостей и газов в унифи­цированный токовый сигнал Он-5 мА или 4+20 мА, используются для измерения избыточного (ИД), абсолютного (АД), гидростати­ческого (ГД) давления и перепада давлений (ПД). Тензочувстви- тельный элемент отделен от измерительной среды типовой мем­браной.

Технические характеристики