Манометр это датчик давления или нет

В благоустройстве собственного дома важное значение имеют системы водоснабжения и водоотведения. Чтобы автоматизировать процесс подачи воды к кранам, необходимы специальные датчики или реле давления. Несмотря на свои компактные габариты эти приборы способны справляться с колоссальными задачами — в частности, предотвращать гидравлические удары и резкие скачки напора, а также увеличивать срок службы насосной техники. Необходимо знать, что представляют собой датчики, какие функции выполняют, на какие виды делятся и как их правильно выбирать.

Что это такое?

Датчик давления воды представляет собой устройство для автоматизации системы водоснабжения и регулирования скорости прохождения воды. При малейших изменениях давления он в автоматическом режиме обеспечивает включение и выключение насосной станции или насоса. Для этих целей он оснащен двумя порогами срабатывания — верхним и нижним. Если уровень водяного давления уменьшается до нижнего порога, датчик замыкает контакты и активизирует работу насоса. В случае повышения давления до верхнего порога происходит размыкание контактов, вследствие чего насос обесточивается.

Зачем устанавливается?

Датчики или реле устанавливают как в системах водоснабжения, так и в частотных преобразователях для насосных станций. В этих целях преимущественно применяются устройства клапанного и поршневого типа.
Наличие датчика давления в системе водоснабжения обеспечивает сантехническим приборам защиту от гидроударов и перепадов напора. Это устройство регулирует скорость движения воды по трубопроводу посредством поднятия или опускания ее давления.
Для того чтобы регулятор работал максимально корректно, необходимо правильно выбрать место для его установки. Датчик должен располагаться после запорной арматуры, а также перед приборами учета воды или накопительным бойлером.
Установка датчика в частотном преобразователе обеспечивает автоматическое включение и выключение насоса в зависимости от уровня давления воды.
Устройство выполняет следующие функции:

• в реальном времени определяет уровень напора жидкости в водопроводе;
• выводит показания на контрольные приборы — манометры;
• сохраняет постоянный уровень напора воды.

При отсутствии данного прибора включать и выключать насос при изменениях уровня давления жидкости пришлось бы вручную. В результате холостого режима работы оборудование было бы подвержено быстрому износу и выходу из строя.

Устройство и принцип работы

Базовая конструкция датчика включает в себя следующие элементы:

• мембрану;
• металлическую платформу;
• корпус из пластика;
• поршень;
• регулировочные болты с гайками;
• две пружины, различающиеся по диаметру — они необходимы для определения максимального и минимального уровня давления, при которых должно сработать устройство;
• патрубок — для подсоединения датчика к трубопроводу;
• электрические контакты.

ОСОБЕННОСТИ: Более сложные и дорогие модели устройств дополнительно оснащаются встроенным манометром, регулировочной шкалой и другими компонентами, выполняющими разные функции.
Принцип действия датчика давления воды прост:
При одновременном открытии кранов несколькими пользователями уменьшается количество жидкости и гидроаккумуляторе, а следовательно, снижается уровень ее давления.
Как только уровень давления достигает минимально допустимого показателя, установленного в датчике, автоматически замыкаются контакты устройства.
Происходит включение насоса, который начинает активно качать воду из скважины.
В системе водоснабжения постепенно повышается напор.
После достижения максимально допустимого значения автоматически размыкаются контакты и работа насоса приостанавливается.
Такие автоматические действия повторяются каждый раз при изменениях давления в водопроводной системе.

Какие виды датчиков давления воды существуют?

Реле или датчики давления воды подразделяются на две категории — электромеханические (аналоговые) и электронные.
Самые простые в плане конструкции — электромеханические устройства, которые применяется в сочетании с гидравлическими аккумуляторами. В основе находится гибкая мембрана, соединенная с двумя пружинами. Под напором воды она изгибается по направлению большей или меньшей пружины.
Механические стрелочные датчики, предназначенные исключительно для насосного оборудования — в случае отсутствия воды внутри насоса он автоматически отключается, а вследствие уменьшения частоты запусков повышается срок службы прибора.
Выбирая датчик электромеханического типа, нужно принимать во внимание:

• номинальное рабочее давление;
• размеры резьбы;
• номинальные характеристики тока;
• напряжение контактов;
• степень пыле- и влагозащиты.

ВАЖНО: У механических датчиков давления воды имеются недостатки, связанные с недостаточным удобством использования. Настройки таких устройств необходимо регулярно проверять и вносить исправления. Со временем пружины становятся более слабыми и требуют подкручивания.
Электронные датчики отличаются более сложной конструкцией и точными показаниями. Они оснащены специальным контроллером потока, который обеспечивает отключение насосного оборудования в случае критического уменьшения уровня воды. Поэтому работа насоса в режиме «сухого хода» становится невозможной. Еще одной важной деталью электронного датчика является гидравлический бак с емкостью около 400 миллилитров, который обеспечивает защиту от гидроударов.
ВНИМАНИЕ: К недостаткам устройств данного типа относятся высокая стоимость, а также чувствительность к качеству водопроводной воды и частым скачкам напряжения.

Чем отличается от манометра?

В отличие от датчика, манометр предназначается для измерения давления, а не для его преобразования. При этом показания могут быть считаны с дисплея или шкалы.
Датчик давления воды, в свою очередь, обеспечивает максимальную точность регистрации давления.

Критерии выбора

При выборе датчика давления следует учесть несколько важных критериев:

• место установки;
• диапазон измерений;
• температуру измеряемой среды — она не должны выходить за пределы допустимого рабочего диапазона;
• тип соединения;
• параметры окружающей среды — температуру, влажность;
• тип выходного сигнала;
• точность и быстродействие.

Где продаются?

Приобрести датчики давления воды можно в торговых точках и интернет-магазинах, специализирующихся на продаже водопроводного, сантехнического и насосного оборудования.
Стоимость этих устройств зависит от их типа, конструкции и функциональности.

Пошаговая инструкция как подключить датчик давления воды

Принципы подключения датчиков давления жидкости к частотному преобразователю и системе водоснабжения отличаются. Рассмотрим пошагово оба варианта.

К частотному преобразователю

Подключение датчика к частотному преобразователю дает возможность получать постоянное номинальное давление в системе, плавно изменять режимы работы двигателя насоса, продлевать период службы системных компонентов и экономить энергоресурсы.
Для подключения необходимо последовательно:

• Смонтировать внешний датчик давления.
• Проложить сигнальный кабель от датчика до преобразователя.
• Следуя схеме, подключить провода к клеммам.
• Настроить программную часть частного преобразователя и протестировать систему.

К системе водоснабжения

К водяной магистрали реле давления можно подключит следующим образом:
К патрубку сзади корпуса прикрутить штуцер.
К остальным выходам подсоединить гидроаккумулятор, трубопровод и манометр.

Как настроить датчик давления воды в системе водоснабжения и частотном преобразователе

Для настройки устройства в системе водоснабжения необходимо:

• Снять крышку с устройства, предварительно открутив винты на поверхности.
• Подтянуть верхнюю пружину для установки уровня высокого напора, а нижнюю для низкого.
• Установить крышку на прежнее место и закрутить гайки, избегая чрезмерного перетягивания.

Чтобы настроить датчик в частотном преобразователе, требуется:

• Запустить систему и отследить по манометру уровень давления, при котором отключится или включится насос.
• Поджать или опустить пружину крупного размера.
• Повторно включить и проверить параметры, установив одинаковое значение величин.
• Отрегулировать порог отключения насоса, поджав или опустив пружину меньшего размера.
• Снова запустить систему и проверить результаты.

Возможные поломки и пути их решения

При эксплуатации датчиков давления воды вероятны неисправности. Важно знать, как их правильно устранить.
Проблема Решение
Забитость сечения отбора и импульсной линии Прочистить отбор или продуть соответствующий участок
Пережим прокладки между гайкой штуцера и манометром Монтировать более жесткую прокладку
Перекрытие вентиля в линии отбора давления Прочистить или открыть вентиль
Засорение штуцера манометра Выполнить прочистку
Появление зазоров в кинематическом узле Устранить люфт или заменить прибор, в случае необходимости

Заключение

С помощью механических или электронных датчиков давления обеспечивается оптимальный напор воды в системе посредством автоматического запуска насоса или прекращения его работы. Еще одна важная роль этих устройств — защита от гидроударов и увеличение срока службы насосного оборудования.

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.

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)

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.

Регистрация сигналов датчиков давленияПравить

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.

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.

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 13 мая 2022 года; проверки требуют 7 правок.

У этого термина существуют и другие значения, см. Манометр.

Описание манометраПравить

Действие манометра основано на уравновешивании измеряемого давления силой упругой деформации трубчатой пружины или более чувствительной двухпластинчатой мембраны, один конец которой запаян в держатель, а другой через тягу связан с трибко-секторным механизмом, преобразующим перемещение упругого чувствительного элемента в круговое движение показывающей стрелки.

РазновидностиПравить

• Манометры — приборы с верхним диапазоном измерения от 0,06 до 1000 МПа (измеряют избыточное давление — положительную разность между абсолютным и барометрическим давлением);
• Вакуумметры — приборы, измеряющие разрежение (давление ниже атмосферного);
• Мановакуумметры — манометры, измеряющие как избыточное (от 60 до 240000 кПа), так и вакуумметрическое давление;
• Напоромеры — манометры малых избыточных давлений (до 40 кПа);
• Тягомеры — вакуумметры с пределом измерения до минус 40 кПа;
• Тягонапоромеры — мановакуумметры с крайними пределами измерения, не превышающими ±40 кПа;

Большинство отечественных и импортных манометров изготавливаются в соответствии с общепринятыми стандартами, в связи с этим манометры различных марок заменяют друг друга. Выбор манометра осуществляется по следующим параметрам: предел измерения, диаметр корпуса, класс точности прибора, диаметр резьбы штуцера и его расположение (радиальный, осевой).

Также существуют манометры, измеряющие абсолютное давление, то есть избыточное давление+атмосферное.

Прибор, измеряющий атмосферное давление, называется барометром.

Типы манометровПравить

Манометр низкого давления (СССР)

В зависимости от конструкции, чувствительности элемента различают манометры жидкостные, грузопоршневые, деформационные (с трубчатой пружиной или мембраной).
Манометры подразделяются по классам точности: 0,15; 0,25; 0,4; 0,6; 1,0; 1,5; 2,5; 4,0 (чем меньше число, тем точнее прибор).

Виды манометровПравить

Манометр для измерения давления автомобильных шин.

По назначениям манометры можно разделить на технические — общетехнические, электроконтактные, специальные, самопишущие, железнодорожные, виброустойчивые (глицеринозаполненые), судовые и эталонные (аналоговые).

технические: предназначены для измерения не агрессивных к сплавам меди жидкостей, газов и паров.

Манометр для измерения давление природного газа

Электроконтактные: в конструкции имеют специальные группы контактов (обычно 2). Одна группа контактов соответствует минимальному заданному давлению, вторая группа — максимальному. Величины заданий могут изменяться обслуживающим персоналом. Группа минимального давления может быть включена в электрическую цепь позиционного регулирования или сигнализации минимального давления. Аналогично и группа максимального давления. В некоторых случаях могут быть задействованы обе группы. Как минимальная, так и максимальная группы могут быть выведены за минимальное или максимальное (соответственно) значение шкалы манометра и не использоваться. Электроконтактные манометры как правило не должны использоваться в качестве приборов для снятия показаний ввиду того, что показывающая стрелка при механическом взаимодействии с одной из контактных групп может неточно указывать величину давления — возникает заметная погрешность. Особенно популярным прибором этой группы можно назвать ЭКМ 1У, хотя он давно снят с производства. Для работы в условиях возможной загазованности горючими газами необходимо использовать электроконтактные манометры во взрывозащищенном исполнении.

Манометр с трубкой БурдонаПравить

Манометры с трубкой Бурдона для холодильного оборудования предназначены для одновременного измерения давления пара и зависящей от него температуры пара. На случай применения хладагентов разных видов предусмотрена комплектация прибора несколькими температурными шкалами. Приборы рассчитаны на применение самых распространенных неорганических и органических хладагентов. В этом случае необходимо принять в расчет стойкость материала, из которого изготовлен манометр. Все приборы разработаны в соответствии с международными рекомендациями по измерительной технике с учётом требований стандартов и сфер применения.

Основой принципа механического измерения давления является эластичный измерительный элемент, способный под воздействием сжимающей нагрузки деформироваться строго определённым образом и испытанную деформацию воспроизводить. С помощью стрелочного устройства эта деформация преобразуется во вращательное движение стрелки. С помощью масштабирования циферблата можно узнать давление, испытанное измерительным элементом, и связанную с ним температуру пара.

Существует прямая зависимость между температурой и давлением. Поэтому манометры комплектуются двумя шкалами:

• На одной отображается измеренное давление, на другой рассчитанное значение температуры.
• Значения температурных шкал основаны на таблицах свойств водяного пара насыщенных хладагентов при эталонном значении давления 1013,25 миллибар.

Они соблюдаются только для чистых хладагентов, указанных на шкале. Поскольку на практике химически чистые хладагенты используются очень редко, а рабочее давление не совпадает с эталонным, на циферблате отображается приблизительная температура. Но для работы этого вполне достаточно.

По сравнению с другими техническими характеристиками диапазоны измерения имеют наибольшее практическое значение. Особенностью манометров, работающих с хладагентами, является наличие комбинированной шкалы с показаниями давления и температуры. На стандартной шкале дается цена деления в барах и °С. Возможны варианты отображения температуры в “F, а давления — в кПа/МПа или ф/кв. дюйм.

Манометры с заполняющей жидкостью применяются для измерений, связанных с большими переменными нагрузками, а также с сильной вибрацией или пульсацией. Жидкость обеспечивает плавность хода стрелки и хорошую считываемость показаний даже при максимальной нагрузке и сильной вибрации. Кроме того, смазочное действие амортизационной жидкости значительно снижает износ прибора. Как правило, в качестве амортизационной жидкости используется глицерин.

В приборах с электрическим измерительным датчиком или концевым контактом применяют парафиновое масло, которое не является проводником. В качестве дополнительного варианта используют силиконовый наполнитель разной степени вязкости.

ТермопроводностьПравить

Термопроводные манометры основываются на уменьшении теплопроводности газа с давлением.
В таких манометрах встроена нить накала, которая нагревается при пропускании через неё тока. Термопара или датчик определения температуры через сопротивление (ДОТС) могут быть использованы для измерения температуры нити накала. Эта температура зависит от скорости с которой нить накала отдаёт тепло окружающему газу и, таким образом, от термопроводности. Часто используется манометр Пирани, в котором используется единственная нить накала из платины одновременно как нагревательный элемент и как ДОТС. Эти манометры дают точные показания в интервале между 10 и 10−3 мм рт. ст., но они довольно чувствительны к химическому составу измеряемых газов.

Две нити накаливания

Одна проволочная катушка используется в качестве нагревателя, другая же используется для измерения температуры через конвекцию.

Манометр Пирани (oдна нить)

Манометр Пирани состоит из металлической проволоки, открытой к измеряемому давлению. Проволока нагревается протекающим через неё током и охлаждается окружающим газом. При уменьшении давления газа охлаждающий эффект тоже уменьшается и равновесная температура проволоки увеличивается. Сопротивление проволоки является функцией температуры: измеряя напряжение на проволоке и текущий через неё ток, сопротивление (и таким образом давление газа) может быть определено. Этот тип манометра был впервые сконструирован Марселло Пирани.

Термопарный и термисторный манометры работают похожим образом. Отличие же в том, что термопара и термистор используются для измерения температуры нити накаливания.

Измерительный диапазон: 10−3 — 10 мм рт. ст. (грубо 10−1 — 1000 Па)

Ионизационные манометры — наиболее чувствительные измерительные приборы для очень низких давлений. Они измеряют давление косвенно через измерение ионов образующихся при бомбардировке газа электронами. Чем меньше плотность газа, тем меньше ионов будет образовано. Калибрирование ионного манометра — нестабильно и зависит от природы измеряемых газов, которая не всегда известна. Они могут быть откалибрированы через сравнение с показаниями манометра Мак Леода, которые значительно более стабильны и независимы от химии.

Термоэлектроны соударяются с атомами газа и генерируют ионы. Ионы притягиваются к электроду под подходящим напряжением, известным как коллектор. Ток в коллекторе пропорционален скорости ионизации, которая является функцией давления в системе. Таким образом, измерение тока коллектора позволяет определить давление газа. Имеется несколько подтипов ионизационных манометров.

Измерительный диапазон: 10−10 — 10−3 мм рт. ст. (грубо 10−8 — 10−1 Па)

Большинство ионных манометров делятся на два вида: горячий катод и холодный катод. Третий вид — это манометр с вращающимся ротором более чувствителен и дорог, чем первые два и здесь не обсуждается. В случае горячего катода электрически нагреваемая нить накала создаёт электронный луч. Электроны проходят через манометр и ионизируют молекулы газа вокруг себя. Образующиеся ионы собираются на отрицательно заряженном электроде. Ток зависит от числа ионов, которое, в свою очередь, зависит от давления газа. Манометры с горячим катодом аккуратно измеряют давление в диапазоне 10−3 мм рт. ст. до 10−10 мм рт. ст. Принцип манометра с холодным катодом тот же, исключая, что электроны образуются в разряде созданным высоковольтным электрическим разрядом. Манометры с холодным катодом аккуратно измеряют давление в диапазоне 10−2 мм рт. ст. до 10−9 мм рт. ст. Калибрирование ионизационных манометров очень чувствительно к конструкционной геометрии, химическому составу измеряемых газов, коррозии и поверхностным напылениям. Их калибровка может стать непригодной при включении при атмосферном и очень низком давлении. Состав вакуума при низких давлениях обычно непредсказуем, поэтому масс-спектрометр должен быть использован одновременно с ионизационным манометром для точных измерений.

Ионизационный манометр с горячим катодом Баярда-Алперта обычно состоит из трёх электродов работающих в режиме триода, где катодом является нить накала. Три электрода — это коллектор, нить накала и сетка. Ток коллектора измеряется в пикоамперах электрометром. Разность потенциалов между нитью накала и землёй обычно составляет 30 В, в то время как напряжение сетки под постоянным напражением — 180—210 вольт, если нет опциональной электронной бомбардировки, через нагрев сетки, которая может иметь высокий потенциал приблизительно 565 Вольт. Наиболее распространённый ионный манометр — это горячим катодом Баярда-Алперта с маленьким ионным коллектором внутри сетки. Стеклянный кожух с отверстием к вакууму может окружать электроды, но обычно он не используется и манометр встраивается в вакуумный прибор напрямую и контакты выводятся через керамическую плату в стене вакуумного устройства. Ионизационные манометры с горячим катодом могут быть повреждены или потерять калибровку если они включаются при атмосферном давлении или даже при низком вакууме. Измерения ионизационных манометров с горячим катодом всегда логарифмичны.

Электроны испущенные нитью накала движутся несколько раз в прямом и обратном направлении вокруг сетки пока не попадут на неё. При этих движениях, часть электронов сталкивается с молекулами газа и формирует электрон-ионные пары (электронная ионизация). Число таких ионов пропорционально плотности молекул газа умноженной на термоэлектронный ток, и эти ионы летят на коллектор, формируя ионный ток. Так как плотность молекул газа пропорциональна давлению, давление оценивается через измерение ионного тока.

Чувствительность к низкому давлению манометров с горячим катодом ограничена фотоэлектрическим эффектом. Электроны, ударяющие в сетку, производят рентгеновские лучи, которые производят фотоэлектрический шум в ионном коллекторе. Это ограничивает диапазон старых манометров с горячим катодом до 10−8 мм рт. ст. и Баярда-Алперта приблизительно к 10−10 мм рт. ст. Дополнительные провода под потенциалом катода в луче обзора между ионным коллектором и сеткой предотвращают этот эффект. В типе извлечения ионы притягиваются не проводом, а открытым конусом. Поскольку ионы не могут решить, какую часть конуса ударить, они проходят через отверстие и формируют ионный луч. Этот луч иона может быть передан нa кружку Фарадея.

Существует два вида манометров с холодным катодом: манометр Пеннинга (введённый Максом Пеннингом), и инвертированный магнетрон. Главное различие между ними состоит в положении анода относительно катода. Ни у одного из них нет нити накаливания, и каждому из них требуется напряжение до 0,4 кВ для функционирования. Инвертированные магнетроны могут измерять давления до 10−12 мм рт. ст.

Такие манометры не могут работать если ионы, генерируемые катодом рекомбинируют прежде, чем они достигнут анод. Если средняя длина свободного пробега газа меньше, чем размеры манометра, тогда ток на электроде исчезнет. Практическая верхняя граница измеряемого давления манометра Пеннинга 10−3 мм рт. ст.

Точно так же манометры с холодным катодом могут не включиться при очень низких давлениях, так как почти полное отсутствие газа мешает устанавливать электродный ток — особенно в манометре Пеннинга, который использует вспомогательное симметричное магнитное поле, чтобы создать траектории ионов порядка метров. В окружающем воздухе подходящие ионые пары формируются посредством воздействия космической радиации; в манометре Пеннинга приняты меры, чтобы облегчить установку пути разряда. Например, электрод в манометре Пеннинга обычно точно сужается, для облегчения полевой эмиссии электронов.

Циклы обслуживания манометров с холодным катодом вообще измеряются годами, в зависимости от газового типа и давления, в котором они работают. Используя манометр с холодным катодом в газах с существенными органическими компонентами, такими как остатки масла насоса, может привести к росту тонких углеродистых плёнок в пределах манометра, которые в конечном счете замыкают электроды манометра или препятствуют гереации пути разряда.

Применение манометровПравить

Манометры применяются во всех случаях, когда необходимо знать, контролировать и регулировать давление. Наиболее часто манометры применяют в теплоэнергетике, на химических, нефтехимических предприятиях, предприятиях пищевой отрасли.

Цветовая маркировкаПравить

Довольно часто корпуса манометров, служащих для измерения давления газов, окрашивают в различные цвета. Так манометры с голубым цветом корпуса предназначены для измерения давления кислорода. Жёлтый цвет корпуса имеют манометры на аммиак, белый — на ацетилен, тёмно-зелёный — на водород, серовато-зелёный — на хлор. Манометры на пропан и другие горючие газы имеют красный цвет корпуса. Корпус чёрного цвета имеют манометры, предназначенные для работы с негорючими газами.

• Советский энциклопедический словарь / Гл. ред. А.М. Прохоров. — 4-е изд. — М.: Советская энциклопедия, 1988. — 1600 с.
• // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : в 86 т. (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890—1907.
• в соответствии с ГОСТ 2405-88

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.

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.

Принципы использования датчика давления;

Устройство состоит из первичного преобразователя давления, в составе которого чувствительный элемент и приемник давления, схемы вторичной обработки сигнала, различных по конструкции корпусных деталей и устройства вывода.

Чувствительные элементы датчиков базируются на принципе измерения деформации тензорезисторов, припаянных к титановой мембране, которая деформируется под действием давления.

Основаны на интегральных чувствительных элементах из монокристаллического кремния. Кремниевые преобразователи имеют высокую временную и температурную стабильности.

Ёмкостные преобразователи используют метод изменения ёмкости конденсатора при изменении расстояния между обкладками. Известны керамические или кремниевые ёмкостные первичные преобразователи давления и преобразователи, выполненные с использованием упругой металлической мембраны. При изменении давления мембрана с электродом деформируется и происходит изменение емкости.

Резонансный метод – это волновые процессы: акустические или электромагнитные. 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.

Какие отличия датчика давления от манометра?

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

Датчики давления: Аналитический обзор, сравнение видов и рыночных цен, анализ характеристик и преимуществ, правила профессионального подбора моделей датчиков давления любого вида (избыточного, абсолютного, вакуумметрического, гидростатического и дифференциального (перепада-разности) давлений, в том числе и специальных нестандартных исполнений).

Датчик давления – это конструктивно обособленный первичный преобразователь давления (избыточного, дифференциального, абсолютного, вакуумметрического).
Измерительный преобразователь давления – это технический прибор с нормативными метрологическими характеристиками, служащий для преобразования давления в унифицированный выходной сигнал (электрический, пневматический) и/или цифровой код (HART-протокол, интерфейсы RS-232/485 и др.).

Специальное предложение — технические датчики давления — цена от 2200 рублей*
(цена указана на базовое исполнение без НДС, подробнее о скидках и акциях см. ниже).

В данном разделе представлен подробный обзор технических датчиков давления — преобразователей в унифицированный выходной сигнал (электрический или пневматический), применяемых в промышленности, энергетике, ТЭК и ЖКХ, но также рекомендуем ознакомиться и с
датчиками-реле давления (прессостаты с релейным выходом: замыкание/размыкание контакта при достижении заданного значения (уставки));
специализированными датчиками давления (например: высокотемпературных расплавов полимеров, сыпучих продуктов, для хладогентов и т.п.);
автомобильными датчиками давления (масла, топлива и воздуха в шинах);
миниатюрными датчиками для радиоэлектроники и медицины.

II. Дополнительная информация о датчиках давления:
1. Методы измерения давления, принципы действия и конструкции датчиков.
2. Выбор вида выходного сигнала (цифровой или аналоговый) в зависимости от быстротечности процесса.
3. Общие определения, разъяснения и понятия:
— Отличие датчика давления от манометра, ЭКМ и реле (сигнализатора).
— Дополнительное оборудование и арматура для манометров и датчиков давления.
— Виды исполнений по взрывозащите (Exi, Exd/Exs).
— Отличие интерфейсов RS485/RS422 от RS232 и USB.
— Про HART-протокол.
— Отличие M-Bus от ModBus.
— Предупреждение о воровстве контента.

Виды технических (промышленных) датчиков давления (избыточного, дифференциального(перепада), абсолютного, вакуумметрического (разряжения), далее, сокращенно — ДД) в зависимости от определяющих технических характеристик (конкретные марки датчиков можно посмотреть, перейдя по ссылке):
1. Датчики давления с унифицированным токовым сигналом (0-5мА,  4-20мА) и цифровой выходом (интерфейс, протокол)
—  Малогабаритные датчики и экономкласс (для ЖКХ)
—  Однопредельные датчики (однодиапазонные)
—  Многопредельные датчики (многодиапазонные перенастраиваемые)
—  С электроконтактным (релейным, дискретным) выходом — ЭКМ
—  С цифровым выходом (RS232, RS485, USB; ModBus, HART-протокол)
2. Датчики с выходом по напряжения постоянного тока (0-1,-5,-10В)
3. Датчики с выходом взаимной индуктивности 0-10мГн
4. Датчики с пневматическим выходным сигналом 20-100кПа
5. Датчики гидростатического давления (датчики уровня) погружные и врезные (с торцевой открытой мембраной).
6. Нестандартные специальные датчики давления
(перегрузка, нестандартный диапазон и/или выход, высокотемпературное и защищенное исполнение и т.п.).
Подробнее о датчиках давления, их видах, принципах действия, конструктивных исполнениях, а также о технических характеристиках, особенностях выбора (как правильно выбрать, заказать, купить датчик), комплектации, областях применения, выходных сигналах, о ценах (см. общий прайс-лист на датчики давления), наличию на складе или сроках изготовления см. ниже.