Устройство и принцип действия датчика давления – Авто Брянск

Устройство и принцип действия датчика давления - Авто Брянск Анемометр

Датчики дифференциального давления

Датчики дифференциального давления используются с различными видами датчиков, в которых измерение давления является результатом разности давлений, в частности таких датчиков как диафрагмы, сопла подачи или Вентури–метров. Датчик перепада давления преобразует разность давлений в передаваемый сигнал, где размещение датчика перепада давления (DP) зависит
от характера потока текучей среды, которая измеряется.

Типичный датчик дифференциального давления минимально инвазивный (внешний компонент присоединен через точки измерения); он обычно используется с емкостным элементом в паре с диафрагмой, которая позволяет емкостному телу двигаться вместе или отдельно, генерируя сигнал (через изменение емкости), который
может быть интерпретирован к падению давления.

Диапазон измеряемого давления и чувствительность датчика дифференциального давления зависит от электрических и упругих компонентов, используемых в самом датчике. Это отличный датчик, используемый при измерении перепада давления, однако, для всех остальных приложений, он довольно бесполезен.

Преимущества:

  • используются для измерения перепада давления.

Недостатки:

  • измеряются только для измерения перепада давления.

Индуктивные датчики

Индуктивные датчики давления в сочетании с диафрагмой или трубкой Бурдона. Ферромагнитный сердечник прикреплен к упругому элементу и имеет первичную и две вторичные обмотки. Ток подается на первичную обмотку. Когда сердечник по центру то же напряжение будет индуцироваться к двум вторичными обмотками.

На рисунке 2.43 показан пример индуктивного датчика давления с использованием диафрагмы. Для этого вида датчика давления, принимая камеру 1 в качестве эталонной камеры с опорным давлением Р1 подающегося и катушку заряжаемую эталонным током.

Такие датчики могут быть использованы с любым упругим элементом (хотя, как правило, используются в сочетании с диафрагмой или трубкой Бурдона). Чтение значения создаваемого давления, будет определяться калибровкой напряжения. Таким образом, диапазон давления, в котором может быть использован этот датчик, определяется относительно упругого элемента, но
лежит в диапазоне от 250 Па – 70 МПа.

Преимущества:

  • высокая чувствительность;
  • возможность измерять дифференциальные давления;
  • незначительное влияние температуры на точность измерения.

Недостатки:

  • ограничены упругими элементами;
  • сильное влияние магнитного поля;
  • чувствительность к вибрациям и ударам;
  • более грубые по сравнению с датчиками магнетосопротивления.

Назначение датчиков

Датчик реле давления газа необходим для автоматизирования рабочего процесса и контроля уровня давления газа в промышленных устройствах. Приборы используются для наблюдения за избыточным, разреженным и дифференциальным показателем в различных средах, в том числе жидкостях, газах или паре. Норматив фиксируется на дисплее устройства или пересылается, как аналоговый или цифровой выходной сигнал.манометры

Датчик может быть электронного или механического типа. Последний вариант наиболее распространен, так как отличается надежностью, износоустойчивостью и простотой.

В современных отопительных установках размещаются не только датчики давления и температуры газа, но и реле минимального давления газа. Они необходимы в момент, когда данный показатель опускается ниже минимальной отметки, чтобы автоматически отключить агрегат.

Для обеспечения безопасного использования отопительных систем, техника оборудуется датчиком давления отработанных газов. Устройство автоматически отслеживает уровень вредных веществ в помещении. Основной задачей реле является своевременная подача сигнала клапану газа, который перекрывает приток топлива к горелке. При отсутствии такого устройства может быть нанесен существенный вред здоровью человека.

Оптические датчики


Оптические датчики подразделяются на волоконно-оптические и оптоэлектронные.

Волоконно-оптические датчики давления являются наиболее точными, их работа не сильно зависит от колебания температуры. Чувствительным элементом является оптический волновод. Об измеряемой величине давления в таких приборах обычно судят по изменению амплитуды и поляризации проходящего через чувствительный элемент света.

Оптоэлектронные датчики состоят из многослойных прозрачных структур. Через эту структуру пропускают свет. Один из прозрачных слоев может изменять свои параметры в зависимости от давления среды. Есть два параметра, которые могут изменяться: первый это показатель преломления, второй это толщина слоя. На рисунке 2.49 представлены методы, на которых основано
измерение давление оптическим способом.


Достоинства:

  • очень высокая точность;
  • высокое разрешение и чувствительность;
  • стабильны к действию температуры.

Недостатки:

  • невозможно измерить давление непрозрачной среды;
  • сложная калибровка;
  • чувствительность к вибрациям.

Преимущества

Каждый из представленных приборов обладает высокой точностью измерений на уровне лучших мировых образцов. При специальном заказе основная приведенная погрешность составляет 0,04%. Также они отличаются долговременной стабильностью — не более 0,1% в течение 5 лет (или 0,02% в течение года).

Имеется возможность настройки (в том числе калибровки нуля) с кнопок непосредственно во взрывоопасной зоне, без нарушения взрывозащиты корпуса, а также обеспечена работа с фирменным программным обеспечением «ЭМИС» — Интегратор». Межповерочный интервал составляет 5 лет.

В 2022 году, в целях проведения ОПИ, преобразователи «ЭМИС-БАР» были поставлены на объект УРМЦ «Газпром – Трансгаз – Екатеринбург». В своем отзыве заказчик отмечает, что за время опытно-промышленных испытаний они показали себя надёжным средством измерения, отвечающим всем техническим требованиям и в полной мере обеспечивающим заявленные метрологические и технико-эксплуатационные параметры.

Также положительные характеристики преобразователи ИД «ЭМИС-БАР» получили по результатам работы на «Березниковском содовом заводе», где измеряемой средой стала фильтровая жидкость карбоколонны. «Интерфейс настройки прибора интуитивный и понятный. Материал корпуса соответствует заявленному в паспорте.

Несмотря на наличие в фильтровой жидкости агрессивных примесей, отложений и коррозии на сенсоре не было. Метрологические характеристики после 6 месяцев работы соответствуют заявленным. Диапазон напряжения питания может быть от 12 до 36 вольт, при этом влияния на работу прибора данный разбег по питанию не оказывает», — отмечает в отзыве заказчик.

Стоит отметить, что измерители «ЭМИС» — БАР» являются частью комплексов учета энергоносителей и теплосчетчиков. Сейчас комплексы можно приобрести с расширенной гарантией до 3 лет, по Вашему запросу.

На рисунке комплекс учета «ЭМИС»-ЭСКО 2210»

Необходимо добавить, что с появлением в продуктовой линейке «ЭМИС» датчиков давления, для заказчиков открылись возможности унификации применяемого оборудования и получения дополнительных выгод при комплексной покупке средств измерения нашей торговой марки!

Приборы ионизации

Существует две категории для этих типов датчиков: С горячим катодом и с холодным катодом. Для датчиков с горячим катодом, электроны испускаются нагретыми нитями, в то время как для датчиков с холодным катодом электроны освобождаются от катода в результате столкновения ионов.

Про анемометры:  Газоанализаторы метана (CH4) - Обзор, характеристики, цены

Электроны ударяют молекулы газа, поступающего в датчик, формируя положительные ионы, которые собираются и вызывают течение ионного тока. Количество образований катиона связано с плотностью газа и, следовательно, пропорционально измеряемому давлению, а также, так как используется постоянный ток электронов, следовательно, ионный ток является мерой давления газа.

Оба типа датчиков являются высокочувствительными устройствами, и наиболее подходит для измерения дробных долей давления. Датчики с горячим катодом еще более чувствительны, чем датчики с холодным катодом и способны измерять давление около 10–8 Па.

Достоинства:

  • высокая чувствительность;
  • способны измерять вакуум.


Недостатки:

  • не могут быть использованы на больших давлениях.

Принципы измерения, применяемые в датчиках давления | эталон-прибор

ЕМКОСТНЫЙ ПРИНЦИП ИЗМЕРЕНИЯ:

В 60-х годах XX в. были разработаны первые аналоговые электронные датчики давления, в которых использовался емкостный принцип измерения.

Емкостный сенсор

Атмосферное для датчиков избыточного давления и вакуум для датчиков абсолютного давления.

Емкостный сенсор в его современном варианте представляет собой конденсатор, образованный диэлектрической оболочкой сенсора, помещенной внутри прочного металлического корпуса, измерительными электродами, выполняющими функцию обкладок конденсатора, и упругой металлической или керамической мембраной. Пространство между мембраной и электродами заполнено силиконовым маслом, служащим для передачи давления на мембрану и одновременно для увеличения емкости конденсатора. При подаче разности давлений на сенсор мембрана деформируется, и емкость между обкладками изменяется. Измерение емкости производится электронным модулем датчика, подключенным к обкладкам сенсора. Кроме того, сенсор обычно содержит еще термопреобразователь (на рисунке не показан).

Преимущества емкостного принципа измерения:
   • сравнительно простая конструкция сенсора;
   • достаточно высокая чувствительность (∆C/C = 15…20%);
   • большой практический опыт разработки датчиков с емкостными сенсорами, накопленный к настоящему времени.

Недостатки и ограничения емкостных сенсоров, вытекающие из базовых законов физики и до конца неустранимые за счет совершенствования конструкции, материалов и технологии изготовления:
   • нелинейный выходной сигнал сенсора;
   • значительный гистерезис (из-за неидеальных упругих свойств мембраны);
   • сильное влияние статического давления (за счет изменения диэлектрической проницаемости заполняющей жидкости);
   • существенное влияние температуры (за счет температурного расширения элементов сенсора и изменения диэлектрической проницаемости);
   • недостаточная стабильность (из-за “усталости” материала мембраны);
   • чувствительность к вибрации (резонансная частота колебаний мембраны находится в пределах спектра промышленных вибраций).

Часть этих недостатков (нелинейность, влияние температуры и отчасти давления) до определенной степени компенсируется в современных серийных датчиках путем так называемой “характеризации”, т. е. калибровки датчиков на заводе-изготовителе при различных температурах и давлениях с дальнейшим расчетом и “прошивкой” таблицы поправочных коэффициентов в память микропроцессорного электронного модуля. Это весьма трудоемкая и дорогостоящая проце­дура, требующая специального высокоточного оборудования, что сказывается на стоимости датчиков.

Другие недостатки (гистерезис, дрейф нуля, остаточное влияние статического давления, чувствительность к вибрации) не могут быть скомпенсированы характеризацией. Чтобы уменьшить эти недостатки, изготовители применяют современные прогрессивные материалы для центральной мембраны сенсора, а также различные, все более изощренные варианты конструкции сенсора. Определенный прогресс в данном вопросе имеется, однако, кардинальные решения, устраняющие указанные недостатки, невозможны в принципе, поскольку эти недостатки заложены в самом емкостном принципе измерения. А каждое следующее небольшое улучшение характеристик значительно усложняет конструкцию и технологию изготовления датчика, что ведет к его удорожанию и не способствует повышению надежности.

ТЕНЗО- ИЛИ ПЬЕЗОРЕЗИСТИВНЫЙ ПРИНЦИП ИЗМЕРЕНИЯ:

Тензо- или пьезорезистивный принцип измерения давления основан на изменении удельного сопротивления вещества при деформации (тензорезистивный эффект).

Термин “тензорезистивный” употребляется, как правило, по отношению к сенсорам, в которых используются тонкопленочные тензопреобразователи, либо структуры КНС (кремний на сапфире). В таких сенсорах упругим элементом является металлическая или керамическая мембрана, на которую наклеивается полупроводниковый тензопреобразователь.

“Пьезорезистивными” обычно называют монокристаллические кремниевые сенсоры с диффузионными пьезорезисторами, в которых упругим элементом служит сама кремниевая мембрана.

Конструкция тензорезистивного сенсора:
типичный тензорезистивный сенсор давления на основе структуры КНС состоит из упругой металлической мембраны, к которой припаян тензопреобразователь, представляющий собой подложку из сапфира, на которой методом гетероэпитаксиального наращивания сформирован измерительный мост Уитстона из кремниевых тензорезисторов. Кроме тензомоста, на подложке сформирована схема температурной компенсации (на рисунке не показана). Мембрана по технологическим соображениям делается достаточно толстой, поскольку поверхность, на которую припаивается КНС, должна быть отполирована с высокой чистотой.

Достоинства тензорезистивного принципа измерения давления:
   • сравнительная простота в изготовлении;
   • невысокая стоимость;
   • потенциально широкий диапазон рабочих температур.

Недостатки тензорезистивных сенсоров:
   • низкая чувствительность (в пределах 1%);
   • значительные гистерезисные явления и нестабильность (из-за неоднородности конструкции и “усталости” металла мембраны);
   • сильное влияние температуры (за счет различия коэффициентов температурного расширения элементов сенсора и изменения электропроводности кремния);
   • сильное влияние статического давления (из-за различия упругих свойств элементов конструкции);
   • наличие нелинейности.

Так же, как и емкостные, современные тензорезистивные датчики подвергаются при выпуске характеризации.

Данный тип сенсора нашел применение в аналоговых однопредельных датчиках избыточного и абсолютного давления, требования к которым существенно менее жесткие, чем к многопредельным датчикам давления. Ведущими мировыми производителями тензорезистивные многопредельные датчики давления сейчас практически не выпускаются.

Конструкция пьезорезистивного сенсора:

Пьезорезистивный сенсор

Пьезорезистивный сенсор, как и тензорезистивный, содержит упругую мембрану, закрепленную на стеклянном основании, на которой имеется мост Уитстона, преобразующий деформацию мембраны в электрический сигнал. Однако в данном случае мембрана изготавливается из монокристаллического кремния, а вместо тензорезисторов используются сформированные методом диффузии пьезорезисторы. Поскольку жесткость кремниевой мембраны значительно ниже, чем металлической, разность давлений передается от наружных разделительных мембран через силиконовое масло непосредственно на сенсор без использования рычагов, тяг и т. п.

Достоинства пьезорезистивных сенсоров:
   • малый гистерезис,
   • стойкость к вибрации
   • однородность упругой мембраны.

Недостатки в основном те же, что у тензорезистивных, но выражены в меньшей степени:
   • низкая чувствительность (2…5%);
   • сильное влияние температуры (за счет изменения удельного сопротивления пьезорезисторов);
   • существенное влияние статического давления;
   • недостаточная стабильность (фактором дрейфа является загрязненность примесями);
   • наличие нелинейности.

При применении емкостных, тензо- и пьезорезистивных сенсоров в многопредельных перенастраиваемых датчиках давления имеет значение еще один их недостаток – аналоговый выходной сигнал, который необходимо усиливать и оцифровывать для обработки микропроцессором электронного модуля.

Обобщенная функциональная схема датчика давления с аналоговым сигналом сенсора представлена на рисунке. Несмотря на наличие микропроцессора, такой датчик не может полностью реализовать все преимущества цифровой схемотехники, поскольку аналоговые цепи измерительного усилителя и АЦП являются потенциальным источником шумов, нелинейности и дрейфа. Кроме того, в этой схеме при перенастройке шкалы для максимального использования разрядности АЦП изменяется коэффициент усиления сигнала с сенсора. Это приводит к необходимости проверки и подстройки нуля после перенастройки шкалы (для лучших датчиков такого типа) и даже к многократной итерационной подстройке нуля и шкалы с использованием калибратора давления и тока (для менее совершенных датчиков). Использование цифровых коммуникационных протоколов (типа HART и других) не избавляет от этой процедуры, просто подстройка производится с клавиатуры коммуникатора, а не с помощью потенциометров и кнопок.

Про анемометры:  Метеостанция Ласточка / Хабр

Функциональная схема датчика давления с аналоговым сигналом сенсора

РЕЗОНАНСНЫЙ ПРИНЦИП ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ:

Резонансный принцип измерения давления основан на преобразовании резонатора деформации в частоту колебаний.

Резонансный принцип измерения давления

Конструкция и схема подключения резонансного сенсора представлены на рисунке. Сенсор представляет собой монокристаллическую кремниевую мембрану специальной конструкции, на которой методом эпитаксиального наращивания сформированы два резонатора Н-образной формы. Мембрана закреплена на стеклянной подложке, разность давлений от внешних разделительных мембран датчика передается на сенсор через силиконовое масло. Резонаторы находятся в поле постоянного магнита, и каждый из них подключен в качестве частотно-задающего элемента в цепь обратной связи генератора переменного напряжения. За счет пьезоэлектрического эффекта, которым обладает кремний, напряжение на одной паре контактов резонатора преобразуется в его деформацию, а затем обратно в напряжение на другой паре контактов. В результате в цепи генерируется синусоидальное переменное напряжение на собственной частоте резонатора, поскольку он обладает очень высокой добротностью. Кварцевые резонаторы более простой конструкции повсеместно используются в электронике в качестве высокостабильных частотнозадающих элементов. Хорошо известно, что собственная частота такого резонатора определяется только тремя параметрами: его массой, геометрическими размерами и модулем Юнга.

Резонансный принцип измерения давления

При приложении к сенсору разности давлений мембрана изгибается, в результате ее деформации собственные частоты резонаторов изменяются пропорционально приложенному давлению. Сенсор спроектирован таким образом, что один резонатор при этом растягивается, а другой сжимается. Соответственно частота первого резонатора уменьшается, а второго увеличивается. Разность этих частот, прямо пропорциональная разности давлений, измеряется электронным модулем датчика и по ней вычисляется разность давлений.

Преимущества резонансного принципа измерения:
Дифференциально-резонансный принцип измерения и конструкция кремниевого резонансного сенсора обладают целым рядом очень важных преимуществ и обеспечивают разработчикам практически неограниченные возможности для совершенствования датчиков давления.

Конструкция кремниевого резонансного сенсора

1. Резонансный сенсор благодаря абсолютным упругим свойствам монокристаллического кремния не имеет гистерезиса (<0,001% измеряемой величины, в пределах пог­решности эталонных средств измерения) и практически лишен нелинейности (<0,003% измеряемой величины). Собственные частоты резонаторов (порядка 90 кГц) лежат далеко за пределами спектра промышленных шумов, что обеспечивает сенсору иммунитет к вибрации.

Резонансный сенсор

Разность давлений: ∆P ~ f1 – f2.
Статическое давление: Рст. ~ f1΄ – f1.
Температура: T ~ R.

Устройство и принцип действия датчика давления - Авто Брянск

Равнозначность сторон высокого и низкого давления:
если ∆P > 0, то f1 > f2;
если ∆P < 0, то f1 < f2.

2. Дифференциальный выходной сигнал сенсора в сочетании с очень низким коэффициентом температурного расширения кремния.

3. У резонансного сенсора отсутствуют факторы дрейфа, поскольку монокристаллический кремний химически инертен и не подвержен “усталости”, что обеспечивает практически абсолютную стабильность. Ниже приведены результаты многолетних исследований стабильности одного из первых серийно изготовленных резонансных сенсоров.

 Стабильность резонансного сенсора

4. Частотный выходной сигнал с сенсора не требует аналого-цифрового преобразования. Резонансные частоты измеряются непосредственно цифровыми счетчиками с очень высокой точностью (<0,004% в серийных датчиках).

Частотный выходной сигнал

Это позволяет сделать датчик в полном смысле слова цифровым, устранить такие традиционные проблемы, как временную и температурную нестабильность аналоговых цепей измерительного усилителя и АЦП, необходимость подстройки нуля и калибровки датчика после перенастройки шкалы (у цифрового датчика перенастройка сводится к изменению коэффициентов, используемых микропроцессором для пересчета результатов измерения в аналоговый выходной сигнал). При передаче результатов измерений по цифровым протоколам перенастройка шкалы такому датчику вообще не требуется.

Наглядным примером, демонстрирующим возможности резонансного сенсора, является его применение в цифровых калибраторах давления MT210/МТ220 с классом точности 0,01. Разумеется, рабочие средства измерения давления на резонансном принципе имеют более низкую точность, но не из-за конструктивных ограничений, а по причине сложности поверки высокоточных датчиков (при основной приведенной погрешности менее ±0,04% шкалы поверка должна производиться на рабочем эталоне давления) и недостаточной точности передачи результатов измерений через стандартный аналоговый выходной сигнал 4…20 мА.
Разработка резонансного принципа измерения стала настоящим прорывом в процессе совершенствования датчиков разности давлений. Она позволила добиться недостижимых прежде технических и метрологических характеристик датчиков, причем не путем усложнения их конструкции и технологии изготовления (различные компенсационные схемы, характеризация и т. д.), а за счет самого принципа измерений и конструкции сенсора.

Производители

Выбирать реле газа важно с особой тщательностью, так как именно от этого прибора будет зависеть работоспособность и долговечность всей системы. Принцип работы таких механизмов идентичен: при снижении давления ниже критической отметки датчик включает насос, при превышении максимальных значений – рвет контакты электрической цепи.

Один из неплохих отечественных производителей, – компания “Юнипамп” и их датчик сухого хода LP/3 со встроенным манометром.

Датский изготовитель GRUNDFOS поставляет надежные датчики с высокой степенью защищенности IP52, которые можно использовать в сырых помещениях. Впрочем, исследования экспертов показывают, что высокая стоимость продукции компании обусловлена безукоризненной репутацией. Качественные характеристики ничем не уступают российским изготовителям.

Компания “НПП ТАН-ИТ” более 20 лет выпускает реле для промышленных предприятий. Модель ДДМ 3ДШ контролирует сразу два уровня срабатывания при токе не более, чем в 2А.

Фирмы WIKA и BD Sensors специализируются на выпуске реле со встроенными каналами управления. Их продукция отличается высокой стоимостью и длительными поставками. Кроме того, не всегда возможет ремонт датчиков этих производителей.

Среди всех производителей стоит выделить компании: DUNGS, Viessmann Group и ГК «Антарес». Их мы и рассмотрим далее.

Пьезорезонансные

Этот тип тоже использует пьезоэффект, только в отличие от прошлого типа тут используется обратный пьезоэффект — изменение формы пьезоматериала в зависимости от подаваемого тока. В датчиках данного типа используется резонатор (например пластина) из пьезоматериала, на которую нанесены с двух сторон электроды.

На электроды по переменно подается напряжение разного знака, таким образом пластина изгибается то в одну то в другую сторону с частотой подаваемого напряжения. Но если на эту пластину подать силу, например мембраной чувствительной к давлению, то частота колебания резонатора изменится.

Про анемометры:  Сенсоры и датчики для приборов газового анализа

В качестве примера, на рисунке приведен пьезорезонансный датчика абсолютного давления. Он выполнен в виде герметичной камеры 1. Герметичность достигается соединением корпуса 2, основания 6 и мембраны 10, которая крепится к корпусу с помощью электронно-лучевой сварки.

Мембрана 10 передает усилие через втулку 13 на шарик 6, закрепленный в держателе 4. Шарик 4 передает силу давления на силочувствительный резонатор 5.

Провода 7 крепятся на основании 6 и служат для соединения резонаторов 5 и 8 с генераторами 17 и 16 Выходной сигнал абсолютного давления формируется схемой 15 из разности частот генераторов. Датчик давления помещен в активный термостат 18 с постоянной температурой 40 градусов Цельсия. Измеряемое давление подается через штуцер 12.

Пьезоэлектрические датчики

Пьезоэлектрические датчики используют датчик – кристалл. Когда давление прикладывается к кристаллу, он деформируется и создается небольшой электрический заряд (см. рисунок 2.45). Измерение электрического заряда пропорционально изменению давления. Этот тип датчика имеет очень быстрое время отклика на постоянные изменения давления.

Подобно датчику давления основанного на принципе измерения магнетосопротивления, пьезоэлектрический элемент очень чувствителен, но реагирует гораздо быстрее. Таким образом, если время имеет существенное значение, пьезоэлектрический датчик будет приоритетный к использованию. Диапазон давления датчиков такого типа составляет 0,021 – 100 МПа с чувствительностью 0,1 МПа.


Преимущества:

  • очень быстрое время отклика;
  • высокая стабильность характеристик;
  • устойчивость к ударным нагрузкам и вибрациям;
  • низкие (практически отсутствуют) гистерезисные эффекты;
  • возможность измерять давление различных агрессивных средств;
  • высокая чувствительность.

Недостатки:

  • требуют наличия внешнего источника переменного тока;
  • ограничение по температуре (до 150 °C);
  • малое сопротивление на выводах.

Реле давления газа viessmann

релеViessmann Group – ведущий производитель отопительных и охлаждающих систем, а также промышленных устройств по всему миру. Реле Viessmann необходим для автоматических отключений котла при повышении уровня давления жидкостей в коммуникациях. Специальный разъем, установленный внутри прибора, разъединяет цепь при превышении допустимых значений. Информация передается на плату прибора и запускает систему аварийного отключения котла и прекращения подачи газа в топку. Все данные передаются на дисплей датчика давления газа Виссманн.

Рекомендуем ⇒ неисправности и ошибки газового котла Виссманн (Viessmann)

Так, пользователь всегда сможет определить из-за чего произошла неисправность.

Тензометрический датчик

Тензометрические датчики представляет собой конструкцию из тензорезистора, имеющего контакт на панели. Она соприкасается с телом для измерения. Принципиальная схема действия датчика заключается в действии на чувствительный элемент исследуемой детали.


В контактах существует постоянное напряжение. На тензодатчик кладется деталь через подложку. Вес детали разрывает цепь путем деформации. Деформация видоизменяется в сигнал тока.

Мост измерения тензодатчика дает возможность измерить минимальные нагрузки, расширяя этим применяемость прибора. Схема подключения мостом датчика основывается на законе Ома. Если сопротивления равны, то проходящий ток будет одинаковым. В общем, эта схема используется для определения неизвестного электрического сопротивления, уравновешивая две секции мостовой схемы, так что бы отношение сопротивлений в одной секции было таким же, как и в другой секции, возвращая ноль, в гальванометре в центральной ветви.

Тензодатчик помещает чувствительные элементы на каждом из резисторов и измеряет изменение сопротивления каждого резистора под действием изменения давления. Сопротивление определяется уравнением:

где ρ – удельное сопротивление проводника, L –длина проводника, и S – площадь поперечного сечения проводника. Изменение давления будет либо удлинять, либо сжимать проводник, следовательно, датчик сжатия необходимо на одном резисторе, а датчик удлинения на другом.

Чтобы контролировать воздействие температуры (проволока будет также либо удлиняться, либо сжиматься из-за изменения температуры), свободный датчик нужно разместить на остальных двух резисторах. Эти датчики часто являются одним из типов полупроводника (n-тип или р-тип).

Таким образом, чувствительность таких датчиков значительно больше, чем чувствительность их металлических аналогов, однако с большей чувствительностью приходит более узкий функциональный диапазон: температура должна оставаться постоянной, чтобы получить действительное значение.

Пример несвязанного тензодатчика показан на рисунке 2.47. Данный тип датчиков использует чувствительные к натяжению провода, один конец которого закреплен на неподвижной раме, а другой конец прикреплен к подвижному элементу, который движется с изменением давления.

Пример связанного тензодатчика можно увидеть ниже. Данный тип размещается в верхней части диафрагмы, которая деформируясь при изменении давления, натягивает провода, прикрепленные к диафрагме.


Преимущества:

  • сочетаются с измерениями напряжений, не имеют искажений данных измерения. Это удобство незаменимо при применении датчиков на транспорте или в критических ситуациях и условиях;
  • малые размеры дают возможность применять их в любых измерениях.
  • очень высокая чувствительность.

Недостатки:

  • чрезвычайно медленное время отклика;
  • слабый выходной сигнал.

Устройство сенсорного модуля

Сенсорный модуль состоит из:

  • -настройка шкалы измерения с подачей опорного давления;
  • -настройка времени демпфирования;
  • -настройка шкалы измерения без подачи опорного давления;
  • -установка нуля;
  • -установка фиксированного значения тока выходного сигнала;
  • -установка аварийных значений тока;
  • -блокировка управления с кнопок;
  • -функция корнеизвлечения для преобразователей дифференциального давления;
  • -выбор единиц измерения.

Приборы «ЭМИС» — БАР» внесены в Госреестр средств измерения (№2219), имеют сертификат соответствия ТР ТС 012/2022 «О безопасности оборудования для работы во взрывоопасных средах», всю необходимую разрешительную документацию, а также дополнительные сертификаты:

  • -Сертификат соответствия ТР ТС 032/2022 “О безопасности оборудования, работающего под избыточным давлением”.
  • -Декларация о соответствии ТР ТС 032/2022 “О безопасности машин и оборудования”.
  • -Декларация о соответствии ТР ТС 020/2022 “Электромагнитная совместимость технических средств”.
  • -Сертификат соответствия «Применение в средах, содержащих сероводород».
  • -Экспертное заключение по результатам санитарно-эпидемиологической экспертизы.
  • -Право интеллектуальной собственности разработчика защищено патентом РФ № 186107.

Выпускаются с возможностью фланцевого и штуцерного соединения. На выбор заказчика есть несколько материалов мембраны, полости камеры и корпуса электронного блока, а также типа заполняющей жидкости.

    Имеют несколько вариантов исполнения:
  • -с фланцевым присоединением
  • -со штуцерным присоединением
  • -с открытой мембраной
  • -с выносной разделительной мембраной

Данные спецификации представлены с фланцевым креплением и с выносными разделительными мембранами. Модели 186,187, 188 являются преобразователями разрежения.

Спецификация 163 – с плоской мембраной, 164 – с погружной мембраной. Они применяются для точного определения уровня жидкости в различных емкостях и резервуарах.

Оцените статью
Анемометры
Добавить комментарий

Adblock
detector