Измерение атмосферного давления

Среднее давление по всей поверхности есть отношение нормальной составляющей силы , действующей на данную поверхность, к её площади :

Давле́ние сплошной среды — скалярная интенсивная физическая величина; характеризует состояние среды и является диагональной компонентой тензора напряжений. В простейшем случае изотропной равновесной неподвижной среды не зависит от ориентации. Для обозначения давления обычно используется символ  — от лат.  «давление».

Давление идеального газа (вообще говоря, системы пренебрежимо мало взаимодействующих частиц) на стенку ищется как

где — проекция импульса на ось сближения со стенкой, а — аналогичная проекция вектора плотности потока, для которого

(размерность пространства, вообще говоря, зависит от задачи)

где — концентрация, — функция распределения вероятности. В частности, при распределении Максвелла, интеграл легко берётся и получается: .

Измерение давления необходимо для управления технологическими процессами и обеспечения безопасности производства. Кроме того, этот параметр используется при косвенных измерениях других технологических параметров: уровня, расхода, температуры, плотности и так далее. В Международной системе единиц (СИ) за единицу давления принят Паскаль (Па).

В большинстве случаев первичные преобразователи давления имеют неэлектрический выходной сигнал в виде силы или перемещения и объединены в один блок с измерительным прибором. Если результаты измерений необходимо передавать на расстояние, то применяют промежуточное преобразование этого неэлектрического сигнала в унифицированный электрический или пневматический. При этом первичный и промежуточный преобразователи объединяют в один измерительный преобразователь.

В зависимости от измеряемой среды (ИС) — газ, пар или жидкость используются различные способы отбора давления. Имеются специфические особенности измерения агрессивных, вязких, высокотемпературных, низкотемпературных, «грязных» сред, в воздухопроводах, дымоходах, пылепроводах и т. д.

Для измерения давления используют манометры, вакуумметры, мановакуумметры, напоромеры, тягомеры, тягонапоромеры, датчики давления, дифманометры.

В большинстве приборов измеряемое давление преобразуется в деформацию упругих элементов, поэтому они называются деформационными.

Деформационные приборы широко применяют для измерения давления при ведении технологических процессов благодаря простоте устройства, удобству и безопасности в работе. Все деформационные приборы имеют в схеме какой-либо упругий элемент, который деформируется под действием измеряемого давления: трубчатую пружину (трубка Бурдона), мембрану или сильфон.

Также существуют грузопоршневые манометры, в которых ничего не деформруется.

Наибольшее применение получили приборы с трубчатой пружиной. Их выпускают в виде показывающих манометров и вакуумметров c максимальным пределом измерений. В таких приборах с изменением измеряемого давления р трубчатая пружина / изменяет свою кривизну. Её свободный конец через тягу поворачивает зубчатый сектор и находящуюся с ним в зацеплении шестерню. Вместе с шестерней поворачивается закрепленная на ней стрелка, перемещающаяся вдоль шкалы. Для дистанционной передачи показаний выпускают манометры с промежуточными преобразователями с токовым и пневматическим выходом (МП-Э, МП-П), а также с дифференциально-трансформаторными преобразователями (МЭД).

Промышленность выпускает также мембранные дифманометры с промежуточными преобразователями, имеющими унифицированные токовые или пневматические сигналы.

Для преобразования деформации мембраны в унифицированный токовый сигнал применяют также тензорезисторные промежуточные преобразователи, в которых сопротивление резистора изменяется при его растяжении или сжатии. В таких приборах тензорезистор укреплен на жесткой измерительной мембране. Деформация мембраны, пропорциональная приложенному давлению, приводит к деформации тензорезистора и изменению его сопротивления. Это сопротивление преобразуется измерительной схемой, включающей неуравновешенный мост, в выходной сигнал постоянного тока. Так как деформация жесткой мембраны мала, то применяют полупроводниковые кремниевые тензорезисторы, обладающие высокой чувствительностью.

В дифманометрах чувствительным элементом служит блок из двух неупругих мембран, соединенных между собой штоком. Смещение этого штока под действием перепада давлений приводит к изгибу рычага и деформации измерительной мембраны. Мембраны выполнены из коррозионно-стойкого материала, что позволяет использовать дифманометр для измерений в сильноагрессивных средах.

Для измерения давления агрессивных сред применяют датчики, снабженные защитной мембраной, изготовленной из коррозионно-стойкого материала. Измеряемое давление передается к измерительной мембране через силиконовое масло, которым заполнена внутренняя полость датчика.

Промышленные тензорезисторные преобразователи предназначены для преобразования давления, разрежения и разности давлений в пропорциональное значение выходного сигнала — постоянного тока.

Особенности эксплуатации приборов для измерения давления

При эксплуатации приборов, измеряющих давление, часто требуется защита их от агрессивного и теплового воздействия среды.

Если среда химически активна по отношению к материалу прибора, то его защиту производят с помощью разделительных сосудов или мембранных разделителей.

Разделительный сосуд заполняется жидкостью, инертной по отношению к материалу прибора, соединительных трубок и самого сосуда. Кроме того, разделительная жидкость не должна химически взаимодействовать с измеряемой средой или смешиваться с ней. В качестве разделительных жидкостей применяют водные растворы глицерина, этиленгликоль, технические масла и др.

В мембранном разделителе измеряемая среда отделяется от прибора мембраной с малой жесткостью из нержавеющей стали или фторопласта. Для передачи давления от мембраны к прибору полость между ними заполняют жидкостью.

Для предохранения прибора от действия высокой температуры среды применяют сифонные трубки.

Деформационные приборы требуют периодической поверки. В эксплуатационных условиях у них проверяют нулевую и рабочую точки шкалы. Для этого применяют трехходовые краны. При поверке нулевой точки прибор соединяют с атмосферой. Стрелка прибора должна вернуться к нулевой отметке. Поверку прибора в рабочей точке шкалы осуществляют по контрольному манометру, укрепляемому на боковом фланце. При пользовании краном необходимо строго соблюдать плавность включения и выключения прибора.

С помощью трехходового крана можно проводить также продувку соединительной линии.

Основу метрологического обеспечения средств измерений давления составляет группа государственных эталонов, в состав которой вхо­дят один первичный и пять специальных эталонов.

Государственный первичный эталон единицы давления представ­ляет собой комплекс средств измерений, включающий группу из пяти поршневых приборов переменного состава, набор гирь и спе­циальную аппаратуру для создания и поддержания гидростатического давления, создаваемого весом поршня и нагружающих его гирь.

В качестве образцовых средств измерений давления используют­ся жидкостные компенсационные, грузопоршневые и деформацион­ные приборы.

Жидкостные компенсационные приборы. К этим приборам отно­сится универсальный жидкостной мановакуумметр (прибор Пет­рова).

Прибор этого типа предназначен для поверки дифманометров-расходомеров переменного перепада давления, вакуумметров, тяго­меров и других средств измерений давления и разрежения. Прибор (рис. 15.3) содержит две пары сообщающихся сосудов. Одна из них предназначена для работы на «воде», другая — на «ртути». Каждая пара состоит из металлического бачка 5 (16) и прозрачного стака­на 4 (13).

В нерабочем положении при измерении давления каждый бачок устанавливается в вертикальное положение на стойке, укрепленной на плате 2. При измерении прибором вакуума каждый из бачков с помощью кронштейна, расположенного на бачке, может устанавли­ваться на линейке 6. Под стойкой левого бачка укреплен кронштейн 3, служащий для закрепления в нем одного из прозрач­ных стаканов. Линейка 6 имеет цилиндри­ческое трубчатое сечение, внутри нее рас­положен отвес 1, видимый через отверстие внизу линейки. На линейке нанесена шка­ла с миллиметровыми делениями. Вдоль линейки перемещается каретка 10, кото­рая состоит из двух направляющих. На верхней направляющей 8 каретки 10 рас­положен нониус с точностью отсчета 0,1 мм. Нижняя направляющая 7 карет­ки 10 служит для плавного перемещения каретки до заданной отметки шкалы ли­нейки. В зависимости от диапазона изме­рений выбирают пару сосудов, заполнен­ных водой или ртутью и сообщающихся между собой гибким шлангом 14. Перед измерением прибор устанавливают по отвесу и выставляется нуль прибора. Если измеряется перепад давлений, то про­зрачный бачок укрепляют на кронштейне 9 каретки 10, как показано на рис. 15.3. При измерении перепада давления верхний штуцер вентиля 15 соединяют с плюсовой каме­рой поверяемого прибора. Поверка осуществляется следующим об­разом. Каретку 10 устанавливают на отметке шкалы, соответству­ющей расчетному значению перепада — поверяемой отметке шка­лы прибора. Воздушным прессом или от компрессора подается давление, при котором стрелка прибора устанавливается на поверяе­мую отметку. Открывают вентиль 15 бачка 16 и точно устанавли­вают стрелку на поверяемую отметку. Если показания прибора в поверяемой отметке имеют погрешность, то уровень рабочей жид­кости в прозрачном бачке не совпадает с концом иглы 12 (выше или ниже его). Погрешность прибора в поверяемой отметке определяют путем вращения микрометрического винта 11 до тех пор, пока ко­нец иглы не коснется зеркала жидкости.

Nbsp;   Рис. 15.3. Схема универсаль­ного жидкостного манова­куумметра

Абсолютная погрешность прибора в поверяемой отметке считы­вается со шкалы микрометрического винта.

При измерении разрежения металлический бачок укрепляется на верхней секции линейки, а прозрачный бачок устанавливают на кронштейне 9 каретки 10, которую помещают на нулевую отметку. Нулевая отметка при измерении разрежения находится на отметке 760 мм шкалы линейки. Относительная погрешность показаний уни­версального жидкостного мановакуумметра при измерении давле­ния и разрежения в диапазоне 150—1000 мм вод.ст. и в диапазо­не 75—1000 мм рт.ст. составляет ±0,3%. В диапазоне 0—150 мм вод. ст. абсолютная погрешность не превышает ±0,5 мм вод. ст., а в диапазоне 0—75 мм рт. ст. — 0,25 мм рт.ст.

Грузопоршневые средства измерений давления. Принцип дейст­вия грузопоршневых средств измерений давления основан на урав­новешивании усилия, развиваемого измеряемым давлением на неуплотненном поршне, силой тяжести груза, нагружающего пор­шень. Неуплотненный поршень представляет собой поршень правильной цилиндрической формы, расположенный в цилиндре. Между стенками цилиндра и поршня существует равномерный и очень малый зазор (1—5 мкм), заполненный рабочей жидкостью (трансформаторным, касторовым или приборным маслом). В ре­зультате поршень находится во взвешенном состоянии и может оказывать на жидкость давление, обусловленное весом поршня и нагружающего его груза. Совокупность поршня и цилиндра обра­зует поршневую систему, называемую «колонкой», которая являет­ся неотъемлемым элементом всех поршневых средств измерений. Поршневые средства измерений обладают высокой точностью бла­годаря идеальной цилиндрической форме поршня и цилиндра.

По форме используемого поршня различают поршневые средст­ва измерений давления с простым поршнем, дифференциальным поршнем и с поршневым мультипликатором.

На рис. 15.4, а показана схема установки с грузопоршневым ма­нометром, оснащенным простым поршнем. Установка включает грузопоршневой манометр I и гидравлический пресс II. Грузопоршневой манометр представляет собой сосуд цилиндрической формы 1, заполненный рабочей жидкостью. Во внутренней полости ци­линдра расположен поршень 2 с грузоприемной тарелкой 6.

Гидропресс представляет собой поршень 11, имеющий манжет­ное уплотнение. Внутренняя полость пресса сообщается с грузо­поршневым манометром I и поверяемым прибором 9 через каналы, которые перекрываются вентилями 7 и 10. Для заполнения гидрав­лической системы пресса рабочей жидкостью предусмотрен бачок 8 с запорным вентилем.

При измерении давления Р, создаваемого гидропрессом, грузоприемную тарелку 6 нагружают грузами 5 до тех пор, пока поршень 2 не придет в состояние равновесия. О достижении равнове­сия судят по совпадению рисок 4 на поршне и ограничителе хода 3 поршня. В состоянии равновесия поршня справедливо равенство

где mП, mГ — масса поршня и грузов; ρВ, ρГ — плотность воздуха и материала груза; FПР — приведенная площадь поршня.

Рис. 15.4. Схема грузопоршневого манометра

На практике FПРопределяется экспериментально и является основным метрологическим параметром грузопоршневых маномет­ров. В современных грузопоршневых манометрах приведенная пло­щадь поршня — порядка 0,5 см2. Зависимость (15.1) справедлива для поршневой системы в случае отсутствия сил нежидкостного тре­ния. Для обеспечения этого условия в процессе измерения поршню 2 сообщают вращательное движение. Классы точности грузопорш­невых манометров с простым поршнем 0,02; 0,05; 0,2. Для измере­ния давления до 5·108 Па без увеличения массы грузов необходи­мо уменьшать приведенную площадь поршня. Однако это уменьше­ние ограничивается потерей жесткости поршня. Применение диффе­ренциального поршня позволяет достигать больших давлений без увеличения массы грузов. Кроме отмеченного преимущества, до­стигаемого применением дифференциального поршня, следует отметить и возможность измерения разрежения.

Обычно грузопоршневые манометры оснащаются дифференци­альными поршнями, приведенная площадь которых не менее 0,20 см2. На рис. 15.4, б показан грузоноршневой манометр с диф­ференциальным поршнем. При измерении избыточного давления цилиндрическая камера 1 сообщается с объектом измерения, а цилиндрическая камера 8 герметизируется.

При измерении разрежения цилиндрическая камера 8 соединя­ется с объектом измерения, а в камеру 1 подается уравновешиваю­щее давление, создаваемое дополнительной поршневой системой. Назначение остальных элементов дифференциальной поршневой системы аналогично назначению соответствующих элементов про­стой поршневой системы.

Рис. 15.5. Схема автоматического задатчика давления

Разновидностью грузопоршневых манометров является автома­тический задатчик давления (АЗД) (рис. 15.5), состоящий из двух блоков: задатчика давления I и пульта управления IV. Задатчик давления включает автоматизированный грузопоршневой мано­метр II и пневмогидравлическую схему III.

Грузопоршневой манометр представляет собой поршень 9, пере­мещающийся в цилиндре, состоящем из двух частей: нижней 1 и верхней 6. Между нижней и верхней частями цилиндра имеется уплотнительное кольцо 10, обеспечивающее уплотнение поршневой си­стемы. Для устранения сухого трения между поршнем и цилиндра­ми нижний цилиндр 1 приводится во вращение пасиком 13, связан­ным с роликом 12, укрепленным на оси электродвигателя 14. Для обеспечения вращения цилиндра предусмотрен шарикоподшипник 11. К поршню 9 крепится ступенчатая втулка 7, имеющая лепестки, которые входят в пазы корпуса 8. Грузы 5 устанавливаются на сту­пеньках корпуса 8. При перемещении поршня вверх грузы со сту­пенек корпуса 8 нанизываются на ступеньки лепестков втулки 7. В результате давление, создаваемое поршнем на свободную поверх­ность жидкости, возрастает соответственно увеличению массы гру­зов на втулке. Для обеспечения дискретного перемещения поршня предусмотрен индикатор 3, прикрепленный к втулке 7, имеющий горизонтальные прорези, и перемещающийся между фотодиодом 2 и источником видимого света 4. При определенных положениях ин­дикатора на фотодиод попадает световой пучок, который преобра­зуется в электрический сигнал, подаваемый на пульт управле­ния IV.

Преобразование гидравлического давления, создаваемого грузопоршневым манометром II, в давление сжатого воздуха осуществляется пневмогидравлической схемой, включающей раздели­тельный бачок 18, пневмоповторитель 20, систему управляемых клапанов 28—31 и систему регулируемых дросселей 23—27. Конст­рукция бачка такова, что уровень рабочей жидкости в нем выше нижнего края цилиндра 1. Это исключает возможность попадания воздуха под поршень. Рабочая жидкость заливается в бачок через воронку 16 с запорным винтом 15, а сливается с помощью запорно­го винта 19. Жидкость, появляющаяся в результате утечки через зазоры между поршнем и цилиндром, через канал в стенке цилинд­ра и полиэтиленовую трубку стекает в воронку 16. Воздух в верх­нюю часть бачка и к поверяемому прибору 32 (при необходимости можно поверять сразу два прибора) поступает от сети пневмопитания через клапан 29 или 28 (при повышенной скорости повер­ки). Сброс воздуха в атмосферу при обратном ходе задатчика осу­ществляется через клапан 31 или 30 (при повышенной скорости поверки). Скорость нарастания и сброса давления регулируется дросселями 24—27. Для ускорения сброса при задании нижних ступеней давления параллельно дросселю 24 и клапану 31 установ­лен дроссель 23, который сбрасывает воздух в атмосферу через пов­торитель 20. Пружина повторителя отрегулирована так, что мемб­рана 21 открывает сопло 22 при давлении около 50 кПа, когда ста­новится заметной затяжка времени задания очередного значения давления при обратном ходе задатчика.

На пульте управления IV расположены органы управления АЗД и логическая схема, в которую включены клапаны 28—31 и фото­диод 2. АЗД позволяет работать в ручном, полуавтоматическом и автоматическом режимах. Класс точности АЗД с верхним преде­лом измерений 0,1; 0,16; 0,25 МПа составляет 0,05. Дискретность давления для АЗД с пределом измерений 0,1 и 0,16 МПа составля­ет 10 кПа, а с верхним пределом 0,25 МПа — 20 кПа.

Образцовые деформационные манометры и вакуумметры. Прин­цип действия этих приборов аналогичен рабочим манометрам и вакуумметрам, рассмотренным в § 4.4. Отличительным элементом конструкций образцовых приборов является корректор нуля и ар­ретир. Шкала приборов круговая, имеет 100 или 250 условных еди­ниц. Основной особенностью образцового прибора является мате­риал, из которого выполнен упругий чувствительный элемент, а также отношение предела измерений к пределу пропорционально­сти трубчатой пружины. Это отношение для образцовых приборов лежит в пределах от 3 до 4, в то время как для рабочих приборов оно равно 1,5—2,0.

При проведении измерений образцовым деформационным прибором необходимо руководствоваться данными градуировочной таблицы, указанной в паспорте прибора. Для уменьше­ния погрешности прибора, вызванной отклонением температуры окружающей среды от 20°С, рекомендуется к показаниям прибора вводить температурную поправку. Верхние пределы измерений об­разцовых манометров избыточного давления ограничены значения­ми 0,1—60 МПа. Диапазон измерений образцовых вакуумметров —0,1—0 МПа. Классы точности образцовых деформационных при­боров 0,15; 0,2; 0,25; 0,4; 0,6; 1,0.

Принципы реализацииПравить

Датчик давления состоит из первичного преобразователя давления, в составе которого чувствительный элемент — приемник давления, схемы вторичной обработки сигнала, различных над конструкции корпусных деталей, в том числе для герметичного соединения датчика с объектом и защиты от внешних воздействий и устройства вывода информационного сигнала. Основными отличиями одних приборов от других являются пределы измерений, динамические и частотные диапазоны, точность регистрации давления, допустимые условия эксплуатации, массогабаритные характеристики, которые зависят от принципа преобразования давления в электрический сигнал: тензометрический, пьезорезистивный, ёмкостный, индуктивный, резонансный, ионизационный, пьезоэлектрический и другие.

Чувствительные элементы датчиков базируются на принципе изменения сопротивления при деформации тензорезисторов, приклеенных к упругому элементу, который деформируется под действием давления.

Основан на интегральных чувствительных элементах из монокристаллического кремния. Кремниевые преобразователи имеют высокую чувствительность благодаря изменению удельного объемного сопротивления полупроводника при деформировании давлением.

Для измерения давления чистых неагрессивных сред применяются так называемые Low cost — решения, основанные на использовании чувствительных элементов либо без защиты, либо с защитой силиконовым гелем.

Для измерения агрессивных сред и большинства промышленных применений используется преобразователь давления в герметичном металло-стеклянном корпусе, с разделительной диафрагмой из нержавеющей стали, передающей давление измеряемой среды посредством кремнийорганической жидкости.

“Сердцем” датчика давления является ёмкостная ячейка. Ёмкостный метод основан на зависимости изменения электрической ёмкости между обкладками конденсатора и измерительной мембраны от подаваемого давления. Основным преимуществом ёмкостного метода является защита от перегрузок (изм. мембрана при перегрузке ложится на стенки «обкладки» конденсатора, длительное время не подвергаясь деформации, при снятии перегрузки мембрана восстанавливает исходную форму, при этом дополнительная калибровка сенсора не требуется), также обеспечивается высокая стабильность метрологических характеристик, уменьшение влияния температурной погрешности за счет малого объема заполняющей жидкости непосредственно в ячейке.

В основе метода лежит изменение резонансной частоты колеблющегося упругого элемента при деформировании его силой или давлением. Это и объясняет высокую стабильность датчиков и высокие выходные характеристики прибора.

К недостаткам можно отнести индивидуальную характеристику преобразования давления, значительное время отклика, невозможность проводить измерения в агрессивных средах без потери точности показаний прибора.

Основан на регистрации вихревых токов (токов Фуко). Чувствительный элемент состоит из двух катушек, изолированных между собой металлическим экраном. Преобразователь измеряет смещение мембраны при отсутствии механического контакта. В катушках генерируется электрический сигнал переменного тока таким образом, что заряд и разряд катушек происходит через одинаковые промежутки времени. При отклонении мембраны создается ток в фиксированной основной катушке, что приводит к изменению индуктивности системы. Смещение характеристик основной катушки дает возможность преобразовать давление в стандартизованный сигнал, по своим параметрам прямо пропорциональный приложенному давлению.

В основе лежит принцип регистрации потока ионизированных частиц. Аналогом являются ламповые диоды.

Лампа оснащена двумя электродами: катодом и анодом, — а также нагревателем. В некоторых лампах последний отсутствует, что связано с использованием более совершенных материалов для электродов.

Преимуществом таких ламп является возможность регистрировать низкое давление — вплоть до глубокого вакуума с высокой точностью. Однако следует строго учитывать, что подобные приборы нельзя эксплуатировать, если давление в камере близко к атмосферному. Поэтому подобные преобразователи необходимо сочетать с другими датчиками давления, например, емкостными. Зависимость сигнала от давления является логарифмической.

В основе лежит прямой пьезоэлектрический эффект, при котором пьезоэлемент генерирует электрический сигнал, пропорциональный действующей на него силе или давлению. Пьезоэлектрические датчики используются для измерения быстроменяющихся акустических и импульсных давлений, обладают широкими динамическими и частотными диапазонами, имеют малую массу и габариты, высокую надежность и могут использоваться в жестких условиях эксплуатации.

Виды давления

Давление — действующая сила, находящаяся на поверхности тела, деленная на площадь данной поверхности. В системе СИ измеряется в Па (Паскалях). Метрологи измеряют давление в единицах измерения – миллибар, которая равно 100 Па. Для обозначения типа в нашем каталоге в разделе датчики давления у каждого датчика существует специально поле “Тип измеряемого давления”. Разберем какие бывают типы.

Абсолютное давление – величина измеренная относительно давления равного абсолютному нулю. Другими словами, давление относительно абсолютного вакуума. Если вам нужен прибор этого типа или просто интересно как он выглядит, то тут можно посмотреть датчик этого типа.

Барометрическое давление — это абсолютное давление земной атмосферы. Свое название этот тип давления получил от измерительного прибора барометра, который как известно определяет атмосферное давление в определенный момент времени при определенно температуре и на определенной высоте над уровнем моря. Относительно этого давления определяются избыточное давление и вакуум.

Избыточное давление имеет место в том случае если имеется положительная разность между измеряемым давлением и барометрическим. То есть избыточное давление — это величина на которую измеряемое давлением больше барометрического. Для измерения этого вида давления используют манометр. В качестве примера датчика этого типа можете посмотреть прибор Агат-100М-ДИ.

Вакуум или по-другому вакуумметрическое давление — это величина на которую измеряемое давление меньше барометрического. Если избыточное давление обозначается в положительных единицах, то вакуум в отрицательных. Например, датчик Агат-100М-ДВ, способный измерять вакуум. Приборы способные измерять этот тип давления называют вакуумметрами.

Дифференциальное давление имеет место если сравнивается одно давление относительно другого, причем ни одно из них не равно барометрическому. Избыточное давление и вакуум меряется относительно барометрического давления. Если же измерить эти величины относительно любой другой величины, то мы получим уже дифференциальное. Мы могли бы привести пример и датчика дифференциального давления, но лучше дадим вам ссылку на поиск с помощью которого можно найти датчик любого типа из описанных в этой статье типа.

Гидростатическое давление –  давление столба воды над условным уровнем. Измеряется высотой столба воды в единицах длины или в атмосферах. Благодаря полной удобоподвижности своих частиц капельные и газообразные жидкости, находясь в покое, передают давление одинаково во все стороны; давление это действует на всякую часть плоскости, ограничивающей жидкость, с силой Р, пропорциональной величине этой поверхности, и направленной по нормали к ней. Отношение Pw, т. е. давление р на поверхность равную единице, называется гидростатическим давлением.

КлассификацияПравить

Датчики давления можно классифицировать по диапазонам измеряемого давления, диапазону рабочих температур и, что наиболее важно, по типу измеряемого давления. Датчики давления называются по-разному в зависимости от их назначения, но одна и та же реализация может использоваться под разными названиями.

Датчик абсолютного давления

Этот датчик измеряет давление относительно атмосферного давления. Манометр в автомобильных шинах является примером измерения избыточного давления; когда он показывает ноль, тогда давление, которое он измеряет, такое же, как давление окружающей среды. Большинство датчиков для измерения давления до 50 бар изготавливаются таким образом, поскольку в противном случае колебания атмосферного давления (погода) отражаются как погрешность в результате измерения.

Датчик вакуумного давления

Этот термин может вызвать путаницу. Его можно использовать для описания датчика, который измеряет давление только ниже атмосферного, показывая разницу между этим низким давлением и атмосферным давлением, но его также можно использовать для описания датчика, который измеряет абсолютное давление относительно вакуума.

Датчик перепада давления (Датчик дифференциального давления)

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 1 мая 2019 года; проверки требуют 16 правок.

Датчик давления — устройство, физические параметры которого изменяются в зависимости от давления измеряемой среды (жидкости, газа, пара). В датчиках давление измеряемой среды преобразуется в унифицированный пневматический, электрический цифровой код или сигналы.

• Положение о единицах величин, допускаемых к применению в Российской Федерации. Архивировано 2 ноября 2013 года. Утверждено Постановлением Правительства РФ от 31 октября 2009 г. N 879.
• Постановление Правительства РФ от 15.08.2015 № 847 «О внесении изменений в приложение № 3 к Положению о единицах величин, допускаемых к применению в Российской Федерации». Архивировано 4 марта 2016 года.

Единицы измеренияПравить

В Международной системе единиц (СИ) измеряется в паскалях (русское обозначение: Па; международное: Pa). Паскаль равен давлению, вызываемому силой, равной одному ньютону, равномерно распределённой по нормальной к ней поверхности площадью один квадратный метр.

Кроме того, на практике используются также единицы торр и физическая атмосфера.

Измерение давления газов и жидкостей выполняется с помощью манометров, дифманометров, вакуумметров, датчиков давления, атмосферного давления — барометрами, артериального давления — сфигмоманометрами.

Отличие от манометраПравить

В отличие от датчика давления, манометр — прибор, предназначенный для измерения (а не просто преобразования) давления. В манометре от давления зависят показания прибора, которые могут быть считаны с его шкалы, дисплея или аналогичного устройства.

Сигналы с датчиков давления могут быть как медленноменяющимися, так и быстропеременными. В первом случае их спектр лежит в области низких частот. Для того, чтобы с высокой точностью оцифровать такой сигнал, необходимо подавить высокочастотную часть спектра, полностью состоящую из помех. Это особенно актуально в промышленных условиях.

Специально для ввода медленноменяющихся сигналов используются интегрирующие АЦП. Они проводят измерение не мгновенного значения сигнала (которое изменяется под действием помех), а интегрируют сигнальную функцию за заданный промежуток времени, который заведомо меньше постоянной времени процессов, происходящих в контролируемой среде, но заведомо больше периода самой низкочастотной помехи.
Интегрирующие АЦП выпускают многие зарубежные фирмы (Texas Instruments, Analog Devices и др).

Для измерения переменных давлений применяют датчики с аналоговым выходным сигналом, например, 0—20, 4—20 мА и 0—5, 0,4—2 В.

Пьезоэлектрические датчики применяются для измерения быстропеременных процессов в диапазоне частот от единиц Гц до сотен кГц.

ЛитератураПравить

• Датчики теплофизических и механических параметров: Справочник в трех томах. Т.1/ Под общ. ред. Ю.Н. Коптева, М.:ИПРЖР, 1999 –548 с.
• Проектирование датчиков для измерения механических величин/ Под общ. ред. Е.П. Осадчего. – М.: Машиностроение. 1979. -480 с.