
- •1. Общие сведения
- •2. Дифференциально-трансформаторные преобразователи и схемы дистанционной передачи
- •3. Передающие преобразователи с магнитной компенсацией
- •4. Ферродинамические преобразователи и схемы дистанционной передачи
- •5. Электросиловые преобразователи
- •6. Тензопреобразователи
- •1. Общие сведения
- •2. Жидкостные манометры и дифманометры
- •3. Деформационные манометры и дифманометры
- •4. Грузопоршневые манометры
- •5. Электрические и прочие манометры
- •6. Методика измерения давления и разности давлений
- •1. Общие сведения
- •2. Основы теории измерения расхода по перепаду давления в сужающих устройствах
- •3. Расчет градуировочной характеристики сужающих устройств
- •4. Методика использования сужающих устройств для измерения расхода сред
- •5. Оценка погрешности измерение расхода
- •6. Применение сужающих устройств при малых числах Рейнольдса
- •7. Особые случаи измерения расхода
- •1. Ротаметры
- •2. Тахометрические расходомеры
- •3. Электромагнитные расходомеры
- •4. Ультразвуковые расходомеры
- •5. Тепломеры
- •1. Уровнемеры с визуальным отсчетом
- •2. Гидростатические уровнемеры
- •3. Поплавковые и буйковые уровнемеры
- •4. Емкостные уровнемеры
- •5. Индуктивные уровнемеры
- •6. Радиоволновые уровнемеры
- •7. Акустические уровнемеры
- •8. Термокондуктометрические уровнемеры
- •9. Измерение уровня сыпучих материалов
6. Тензопреобразователи
Действие измерительных тензопреобразователей основано на изменении электрического сопротивления чувствительного элемента (например, проволоки или ленты из тензочувствительного материала) при его деформации. Обычно они используются а качестве передающих преобразователей для измерения деформаций элементов конструкций или чувствительных элементов первичных приборов. Так, тензопреобразователи могут быть использованы для дистанционного измерения давления, если их механически соединить с манометрической пружиной или мембраной, которые деформируются под действием давления.
Рис. 15. Схема устройства тензопреобразователей: а — проволочного; б — фольгового
Основными требованиями к тензочувствительным материалам являются стабильность характеристик, малый температурный коэффициент электрического сопротивления, высокая чувстительность. Обычно в качестве материалов используются константан, сплавы меди и никеля, никеля и хрома и т. д.
Наряду с металлическими тензопреобразователямн находят применение и полупроводниковые. Последние обладают более высокой тензочувствительностью по сравнению с металлическими, малыми размерами и массой. В качестве примера их использования можно указать на приборы давления.
По устройству металлические тензопреобразователи подразделяются на наклеиваемые и ненаклеиваемые. Наибольшее распространение получили наклеиваемые тензорезисторы, которые выполняются из зигзагообразно уложенной и приклеенной клеем на подложку 1 (из бумаги или пластмассы) проволоки 2 диаметром 0,01— 0,05 мм (рис.15 ). К концам проволоки приварены выводные проводники 3 диаметром 0,5 мм. На рис. 15, б показано устройство фольгового тензопреобразователя. Эти преобразователи изготавливаются из металлической фольги толщиной 0,001— 0,01 мм вытравливанием.
Тензопреобразователь наклеивается на деформирующийся элемент, при деформации которого изменяются размеры и электрическое сопротивление проволоки, причем это изменение зависит от степени деформации. Изменение сопротивления обычно измеряется с помощью мостовой схемы. Относительное изменение сопротивления тензопреобразователей невелико (например, для металлических оно не превышает 1 %), поэтому температурный коэффициент материала проволоки должен быть близким к нулю. Кроме того, для уменьшения влияния температуры применяются специальные схемы термокомпенсации.
МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ И РАЗНОСТИ ДАВЛЕНИЙ
1. Общие сведения
Давление относится к числу распространенных измеряемых физических величин. Контроль за протеканием большинства технологических процессов в тепловой и атомной энергетике, металлургии, химии связан с измерением давления или разности давлений газовых и жидких сред.
Давление является широким понятием, характеризующим нормально распределенную силу, действующую со стороны одного тела на единицу поверхности другого. Если действующая среда — жидкость или газ, то давление, характеризуя внутреннюю энергию среды, является одним из основных параметров состояния. Единицей измерения давления в системе СИ является паскаль (Па), который равен давлению, создаваемому силой в один ньютон, действующей на площадь в один квадратный метр (Н/м2). Широко применяются кратные единицы кПа и МПа. Допускается использование таких единиц, как килограмм-сила на квадратный сантиметр (кгс/см2) и квадратный метр (кгс/м2), последняя численно равна миллиметру водяного столба (мм. вод. ст.). В табл. 1 приведены перечисленные единицы давления и соотношения между ними.
Воспроизведение
единицы измерения давления с наивысшей
точностью в области избыточных давлений
—2,5
108
Па осуществляется государственным
первичным эталоном, включающим
грузопоршневые манометры, специальный
набор мер массы и установку для поддержания
давления. Для воспроизведения единицы
давления вне указанного диапазона от
до 4·
Па и от
до 4·
Па, а также разности давлений до 4
104
Па используются специальные эталоны.
Передача единицы измерения давления
от эталонов рабочим средствам измерения
осуществляется многоступенчато: от
первичного и специальных эталонов
вторичным эталонам, затем последовательно
образцовым средствам с первого по
четвертый разряды включительно и затем
рабочим средствам измерения.
Таблица 1. Единицы измерения давления
Последовательность
и точность передачи единицы измерения
давления от эталонов к рабочим средствам
с указанием способов поверки и сравнения
показаний определяются общегосударственными
поверочными схемами (ГОСТ 8.017-79, 8.094-73,
8.107-74, 8.187-76, 8.223-76). Поскольку на каждой
ступени передачи единицы измерения
погрешности возрастают в 2,5— 5 раз,
соотношение между погрешностями рабочих
средств измерения давления и первичного
эталона составляет
—
При
измерениях различают абсолютное,
избыточное и вакууметрическое давления.
Под абсолютным
давлением
понимают
полное давление, которое равно сумме
атмосферного давления рат
и избыточного
;
Понятие вакуумметрического давления вводится при измерении давления ниже атмосферного:
Средства измерения, предназначенные для измерения давления и разности давлении, называются манометрами. Последние подразделяются на барометры, манометры избыточного давления, вакуумметры и манометры абсолютного давления в зависимости от измеряемого ими соответственно атмосферного, избыточного, вакуумметрического и абсолютного давлений. Манометры, предназначенные для измерения давления или разрежения в диапазоне до 40 кПа (0,4 кгс/см2), называются напоромерами и тягомерами. Тягонапоромеры имеют двустороннюю шкалу с пределами измерения до±20кПа (±0,2 кгс/см2). Дифференциальные манометры применяются для измерения разности давлений.
В зависимости от принципа, используемого для преобразования силового воздействия давления на чувствительный элемент в показания или пропорциональные изменения другой физической величины, средства измерения давления разделяются на жидкостные, деформационные, грузопоршневые, электрические, ионизационные и тепловые.
Устройство
перечисленных приборов давления
разнообразно. Среди них можно выделить
пять основных групп общепромышленных
измерительных приборов и преобразователей
ГСП: механические, с
дифференциально-трансформаторными
преобразователями, с компенсацией
магнитных потоков, с силовой компенсацией
и с тензопреобразователями («Сапфир-22»).
Каждая из групп при обшей элементной
базе и установочных размерах обеспечивает
измерение и преобразование давления в
унифицированный сигнал в пределах,
регламентируемых ГОСТ 18140-77, 2405-72, 2648-78
и указанных в табл. 2. Для перехода от
МПа к кгс/см2
и от кПа к кгс/м2
члены соответствующих рядов умножаются
на
и на
Таблица 2. Пределы измерения приборов давления