2.4 Деформационные измерительные преобразователи давления, основанные на методе прямого преобразования

Выпускаемые в настоящее время измерительные преобразователи давления (рисунок 2.10), основанные на методе прямого преобразования, различаются как видом деформационного чувствительного элемента, так и способом преобразования его перемещения или развиваемого им усилия в сигнал измерительной информации. Для преобразования перемещения чувствительного элемента в сигнал измерительной ин­формации широко применяются индуктивные, дифференциально-трансформаторные, емкостные, тензорезисторные и другие преоб­разовательные элементы. Преобразование усилия, развиваемого чувствительным элементом, в сигнал измерительной информации осуществляется пьезоэлектрическими преобразовательными элементами.

Рисунок 2.10-Схема измерительных преобразователей

2.4.1 Индуктивные измерительные преобразователи давления

На рис. 2.10,а показана схема измерительного преобразователя давления, оснащенного преобразовательным элементом индуктивного ти­па. Мембрана 1, воспринимающая давления, является подвижным якорем электромагнита 2 с обмоткой 3. Под действием измеряе­мого давления мембрана 1 перемещается, что вызывает изменение электрического сопротивления индуктивного

преобразовательного элемента.

Измерение L осуществляется обычно мостами переменного то­ка или резонансными LC-контурами. При давлениях 0,5—1,0 МПа толщина мембраны 0,1—0,3 мм, а при давлениях 20—30 МПа — 1,3 мм. Рабочее перемещение мембраны составляет сотые доли миллиметра.

Основная погрешность индуктивных преобразователей давления ±(0,2—5) %, постоянная времени (2,2—3) 10-⁴ с.

2.4.2 Дифференциально-трансформаторные измерительные преобразователи давления

Измерительный преобразователь давления дифференциально-трансформаторного (ДТ) типа (рисунок 2.10,б) со­держит деформационный чувствительный элемент 1 и ДТ-преобра-зовательный элемент 2. Преобразовательный элемент представля­ет собой каркас из диэлектрика, на котором размещены катушка с первичной обмоткой 7, состоящей из двух секций, намотанных согласно, и двух секций 4, 5 вторичной обмотки, включенных встречено. Внутри канала катушки расположен подвижный сердеч­ник 6 из магнитомягкого материала, связанный с пружиной 1 тя­гой 3.

К выходу вторичной обмотки подключен делитель, состоящий из регулируемого R1 и постоянного R2 резисторов. Делитель ис­пользуется при настройке преобразователя на заданный диапазон.

Путем изменения сопротивления R1 можно изменять пределы измерений на ±25%.

В настоящее время разработаны ДТ-преобразовательные эле­менты с полным ходом сердечника 1,6, 2,5 и 4 мм. Преобразовате­ли имеют унифицированный сигнал в виде напряжения переменно­го тока, изменяющегося в диапазоне —1 - О - +1 В. Знак «ми­нус» указывает на изменение фазы сигнала. Указанным значениям выходного сигнала соответствуют изменения взаимной индуктивно­сти ДТ преобразовательного элемента —10 - О - 10 мГн.

Преобразование измеряемого давления в электрический сигнал Uвых рассматриваемым преобразователем давления осуществляет­ся путем преобразования давления в деформацию (перемещение) ЧЭ, жестко связанного с сердечником 6, и последующего преобра­зования перемещения сердечника 6 в электрический сигнал ДТ-преобразовательным элементом.

Преобразователи давления ДТ-типа работают в комплекте с дифференциально-трансформаторными вторичными приборами. Классы точности ДТ-преобразователей давления 1,0 и 1,5.

Для измерения перепада давления разработаны мембранные дифманометры с ДТ-преобразовательным элементом, осуществляю­щим преобразование перемещения мембранного блока в сигнал измерительной информации. Классы точности преобразователей пе­репада давления 1,0 и 1,5. Время установления выходного сигнала не более 1 с.