5.6. Манометры с электрическими и пневматическими преобразователями
Для дистанционной передачи показаний при измерении давления жидкости, газа и пара применяются бесшкальные деформационные электрические манометры с дифференциально-трансформаторным, магнитомодуляционным и тензометрическим преобразователями, работающие в комплекте с соответствующими вторичными приборами.
Манометры с дифференциально-трансформаторным преобразователем. К ним относится трубчато-пружинный электрический манометр типа МЭД (рис. 24). Действие этого прибора основано на использовании деформации одновитковой трубчатой пружины, свободный конец которой, связанный с сердечником дифференциально-трансформаторного преобразователя, перемещается пропорционально измеряемому давлению среды.
Рис. 24. Манометр типа МЭД: 1 – трубчатая пружина, 2 – сердечник, 3 – дифференциально-трансформаторный преобразователь, 4 – резьбовой штуцер держателя
Выходным параметром манометра является взаимная индуктивность между первичной и вторичной цепями дифтрансформатора, изменяющаяся пропорционально измеряемому давлению. МЭД работает в комплекте с одним из вторичных автоматических дифференциально-трансформаторных приборов типа КСД3 (аналогичен автоматическим потенциометрам).
В электронном усилителе напряжение разбаланса усиливается до значения, необходимого для работы реверсивного асинхронного микродвигателя, связанного с подвижной кареткой отсчетного устройства.
Допустимая длина соединительной линии между манометром и вторичным прибором 250 м. Класс точности таких манометров составляет 1 – 1,5.
Манометры с магнитомодуляционным преобразователем. Эти приборы представляют собой магнитомодуляционные измерительные преобразователи с компенсацией магнитных потоков, содержащие упругий трубчато-пружинный, мембранный или сильфонный чувствительный элемент, и предназначены для измерения избыточного, абсолютного, вакуумметрического давлений, а также перепада давлений.
Их достоинства: высокая надежность, вибростойкость и быстродействие. Они работают при повышенной температуре окружающего воздуха и при наличии в нем пыли и водяных брызг.
Схема манометра с магнитомодуляционным преобразователем показана на рис. 25.
Рис. 25. Схема манометра с магнитомодуляционным преобразователем
Измеряемое давление p действует на упругую мембрану 1, деформация которой приводит к перемещению по вертикали находящегося на ней небольшого постоянного магнита (плунжера) 2. Его движение оказывает влияние на магнитомодуляционный преобразователь (ММП), выходной сигнал которого после усиления в усилительном устройстве (УУ) поступает в виде унифицированного сигнала постоянного тока I на вторичный прибор.
Для обеспечения необходимой пропорциональности между выходным сигналом и перемещением плунжера служит обратная связь. С этой целью после усилительного устройства часть тока Iо.с. для обратной связи подается в соответствующие обмотки магнитомодуляционного преобразователя. Вследствие особого устройства сердечников преобразователя в нем обеспечивается алгебраическое суммирование магнитных потоков от плунжера и тока обратной связи.
Манометры с магнитомодуляционным преобразователем применяются в комплекте с вторичными приборами постоянного тока, например, милливольтметрами.
Манометры с тензометрическим преобразователем. Тензометрический метод измерения давления заключается в непосредственном преобразовании деформации упругого чувствительного элемента (мембраны, пружины и т.п.) в изменение электрического сопротивления закрепленного на нем тензорезистора (проволочный или непроволочный (полупроводниковый) резистор, сопротивление которого изменяется в зависимости от его механической деформации). Получаемое изменение сопротивления тензорезистора преобразуется мостовой измерительной схемой прибора в электрический выходной сигнал. В качестве тензометрического элемента используется так называемая КНС-структура (кремний на сапфире), представляющая собой тонкую пленку монокристаллического кремния (полупроводника), нанесенную на поверхность пластинки из монокристаллического сапфира (электроизолятора).
Достоинства таких манометров – простота устройства, высокая точность, быстродействие, незначительные габариты и масса, большая виброустойчивость.