35Датчики давления (жидкостные, механические, емкостные, индукционные).
Измерители или датчики полного давления (те, которые находятся под давлением и отсчитывают давление относительно абсолютного нуля – вакуума).
Жидкостный датчик (ртутный барометр)
Преимущества такого измерителя:
простота
наглядность
малая стоимость
в случае ртутного барометра можно использовать металлические контакты для подключения элементов автоматики
Недостатки:
относительно невысокая точность
сравнительно невысокий диапазон измеряемых давлений (± 10 кПа)
Поэтому такие датчики используют в качестве барометров (измерителей атмосферного давления)
Механические датчики
Рисунок 2
Также существуют датчики пружинного типа (используется перемещение поршня).
Достоинство:
большой диапазон измеряемых давлений (повышая жёсткость пружины или толщину мембраны можно достигнуть диапазона в 0,1 Гпа)
Недостатки:
меньшая точность (за счёт кинематического перемещения стрелки и т.п.)
нету возможности подключения электрических цепей
Индукционные датчики
Рисунок 3
Измеряется либо индуктивность системы двух катушек (что несколько точнее), либо изменение индуктивности катушки и магнитного сердечника, имеющего постоянную индуктивность.
Достоинства:
выходной сигнал является электрическим
датчик можно удалить от измерительного прибора
Недостатки:
подобные датчики должны настраиваться и калиброваться
вытекает из предыдущего недостатка – недостаточная точность
36Датчики давления (тензометрические, пьезорезистивные, частотные). Тензометрические датчики
Рисунок 4
Достоинства:
высокая точность (~0,5%)
высокая прочность
возможность измерения широкого диапазона давлений (до 0,1 ГПа)
Недостатки:
меньшая механическая прочность самого тензорезистора по сравнению с мембраной
характеристики сильно зависят от температуры
Указанные недостатки устраняются в интегральных тензометрических датчиках давления. Как правило они строятся полупроводниковой (чаще всего кремниевой) и механической конструкции:
Рисунок 5
В таком случае мембрана и тензорезистор являются единим целым, следовательно отпадает проблема прочности тензорезистора; также снимается проблема усталостной прочности из-за микроперемещений кремниевой мембраны, которая достаточно жёсткая.
Датчик MPX5999D (запатентован фирмой Motorola):
Рисунок 6
Типы подобных датчиков:
нескомпенсированные (тензорезистор, 4 резистора, измерительный мост)
термокомпенсированный (калиброванный) датчик (дополнительно оснащён терморезисторами; все резисторы калибруются лазером)
интегрированные (с операционным усилителем)
37Датчики расхода жидкостей и газов (скоростные, перепада давления).
Скоростные счётчики. Определяют частоту вращения воспринимающего устройства. Число оборотов воспр.устройства фиксир.сумматором.
+ простота; - наличие движ механич частей, нет выходного электрич сигнала
Расходометры переменного перепада. Осн на измерении статич давления потока протек через сужение в трубопроводе.
(р1-р2)=функция от расхода
Требования: 1) вещество должно заполнять всё сечение трубопровода. 2) поток должен быть установившимся. 3) при прохождении через сужение вещество не должно изменять своего фазового состояния.
Расходометры постоянного перепада. Чаще всего из этого класса используются ротаметры
Поток жидкости поднимает поплавок до тех пор пока силы не уравновесят друг друга.
