4.5 Манометр с трубчатой пружиной

Схема манометра с трубчатой пружиной представлена на рус. 4.1: 1 стрелка шкалы манометра; 2- полая металлическая трубка (сталь, латунь, бериллевая бронза), запаянная с одного конца (трубка Бурдона); 3- зубчатая передача; 4-штуцер для подачи давления. Диапазон: 10⁵ – 10³ Па. Погрешность: 0,1-5%.

Под действием внешнего давления трубка разгибается. Перемещение конца трубки можно описать выражением

Х = (p_атм - p)(A₁ – A₂)/C,

где А₁ и А₂ – площади наружной и внутренней поверхностей трубки; С – жесткость трубки;

4.6. Мембранные манометры

Под действием давления р (рис. 4.2.) металлическая мембрана 1 выгибается.

Перемещение центра мембраны преобразуют в электрический сигнал. Несколько способов преобразования приведены на рис. 4.3.

Погрешность минимальна при р > р^ср.

Перемещение мембраны (стрелки):

Х = (р^ср-р)/К, где К - постоянный коэффициент.

Дифференциальный манометр с мембранным чувствительным элементом приведен на рис. 4.4 и 4.5.

Датчик имеет две полости с давлением p₁ и р₂ . Под действием разности давлений p₁, и р₂ мембрана прогибается и перемещает сердечник 4. При перемещении сердечника меняется напряжение на выходе ДТП.

Преимущества мембранных преобразователей:

• малая инерционность;

• конструктивная простота;

• малая себестоимость при производстве.

Недостатком мембранных преобразователей является то, что они могут работать только при малых деформациях. При больших деформациях характеристика преобразователя становится нелинейной.

Рис. 4.3 схемы преобразования перемещения мембраны:

А – манометр с механическим преобразованием; б – одноэлектродный емкостной преобразователь; в- двухэлектродный емкостной преобразователь; р – измеряемое давление; р^ср – давление сравнения; 1-корпус; 2-мембрана; 3-электрод; 4-изолятор

Рис. 4.4. Принцип действия дифференциального манометра с дифференциально- трансформаторным преобразователем:

1 - корпус; 2 - мембрана; 3 - дифференциально-трансформаторный преобразователь (ДТП); 4 - сердечник ДТП

Рис. 4.5. Конструкция дифференциального манометра с дифференциально-трансформаторным преобразователем

Преобразователи абсолютного давления (ДА)

Опорное давление — вакуум. Воздух из внутренней полости сенсора (чувствительного элемента) откачан.

Частным случаем преобразователей абсолютного давления являются барометры — приборы для измерения атмосферного давления.

Преобразователи избыточного давления (ДИ)

Опорное давление — атмосферное, т.е. вторая сторона мембраны соединена с атмосферой.

Преобразователи вакууметрического давления (разрежения) (ДВ)

Как и в предыдущем случае, опорное давление — атмосферное. Однако измеряемое давление меньше атмосферного (разрежение относительно атмосферы).

Преобразователи давления-разрежения (ДИВ)

Сочетание преобразователей ДИ и ДВ. Измеряют как давление, так и разрежение. Следует отметить, что в современных интеллектуальных преобразователях применяются сенсоры, работающие как в области разрежения, так и избыточного давления.

Преобразовали дифференциального давления (разности давлений) (ДД)

В данном случае давление подается на обе стороны мембраны, а выходной сигнал зависит от разности давлений.

Преобразователи гидростатического давления (ДГ)

Измеряют давление столба жидкости, зависящее только от его высоты и от плотности самой жидкости. Давление Р вычисляется по формуле:

Р = р х g x h,

где g — ускорение свободного падения, p — плотность, h — уровень жидкости.

При измерении гидростатического давления (уровня жидкости) используются два вида преобразователей давления: погружного исполнения и фланцевого монтажа.

Преобразователи давления погружного исполнения выполнены в виде металлического зонда со специальным кабелем длиной до 25 м и предназначены для использования в открытых резервуарах. Опорное давление — атмосферное. Подается через капилляр, встроенный в кабель. Их достоинством является то, что не требуется врезка в боковую стенку резервуара.

Преобразователи давления фланцевого монтажа устанавливаются на боковой стенке вблизи дна резервуара. Опорное давление — давление над жидкостью. Фактически, это преобразователи ДД. Их преимущество — возможность измерения уровня в закрытых резервуарах с давлением наддува, отличного от атмосферного.

4.7. СИЛЬФОННЫЙ МАНОМЕТР

Сильфонный манометр (рис. 4.7) представляет собой отрезок гофрированной трубки (трубка из латуни, бериллиевой бронзы или нержавеющей стали).

При изменении давления внутри сильфона его высота или увеличивается, или уменьшается. Перемещение верхнего края сильфона преобразуется в электрический сигнал.

Рис. 4.6. Конструкция сильфонного манометра

Манометры выполняют функцию локального контроля и в большинстве случаев из-за отсутствия возможности дистанционного доступа к их показаниям (за исключением манометров с унифицированным выходным электрическим сигналом) не могут использоваться для целей современной автоматизации. Такую возможность обеспечивают измерительные преобразователи давления