Принцип работы датчиков давления, расхода и уровня Строительный портал

Принцип работы датчиков давления, расхода и уровня

Онлайн журнал электрика

Статьи по электроремонту и электромонтажу

Датчики давления, расхода и уровня, устройство и принцип работы

Датчики давления. Большая часть датчиков давле­ния строятся на принципе преобразования давления в механическое перемещение. Не считая механических систем, в которые входят мем­браны и трубчатые пружины, для измерения давления применяются также электронные и термические системы.

К датчикам давления с механическими воспринимающими органами относятся:

1) жидкостные датчики давления (U-образные системы),

2) поршневые системы,

3) пружинные системы: а) мембранные (плоские, бугристые, мягенькие); б) сильфоны; в) манометрические трубчатые пружины.

Разглядим устройство неких более нередко встречающихся датчиков давления.

Более обширно используются пружинные датчики давления. Действие их основано на возникнове­нии упругой деформации пру­жины, являющейся чувстви­тельным элементом прибора. Деформация появляется при измене­нии давления снутри либо снаружи пружины. Изменение формы элемента передается на подвижную часть прибора со стрелкой, перемещающейся по шкале, при снятии давления чувствительный элемент воспринимает первоначальную форму.

В технических манометрах и вакуумметрах обычно применяются упругие пружины: одновитковые, многовитковые, плоские мембраны и сильфоны (гармониковые мембраны).

На рис. 1 показаны виды пружинных датчиков давления.

Одновитковая трубчатая пружина (а) согнута по дуге практически в форме окружности примерно на 270°. В сечении пружина имеет вид эллипса. Изготовляется она из латуни (либо стали – для огромных давлений). Один конец пружины запаян и является свободным. 2-ой конец пружины неподвижен и к нему подводится измеряемое давление р. Давление вызывает деформацию пружины и переме­щение ее свободного конца.

Раскручивание пружины происходит по последующей причине. При увеличении внутреннего давления эллиптическое сечение стре­мится принять круглую форму, т. е. малая ось эллипса начинает возрастать, а большая уменьшаться. В итоге появляются напряжения, которые будут раскручивать трубчатую пружину. Свободный конец пружины при всем этом будет передвигаться пропор­ционально давлению снутри ее. Таким макаром, измеряемое дав­ление преобразуется в механическое перемещение свободного конца пружины. Величина этого перемещения обычно составляет 5—7 мм.

Многовитковая трубчатая пружина (б) имеет 6-9 витков поперечником около 30 мм. Перемещение свободного конца пружины существенно больше (до 15 мм), чем у одновитковой пружины. Еще огромным является тут и тяговое усилие. Обычно датчики в виде одновитковой трубчатой пружины используются в показываю­щих устройствах, а датчики в виде многовитковых трубчатых пружин – в самопишущих. Это разъясняется тем, что в самопишущих при­борах датчик должен владеть огромным усилием, достаточным для преодоления трения не только лишь в сочленениях передаточно-множительного механизма, да и трения пера о бумагу.

Плоская гофрированная мембрана (в) употребляется либо в от­дельности, либо в коробке из 2-ух гофрированных мембран. Приме­няется также мягенькая мембрана из плоской прорезиненной ткани, соединенной с плоской калиброванной пружиной.

Гармониковая мембрана — сильфон (г) представляет собой цилиндрическую коробку со стенами, имеющими равномерные поперечные складки (гофры). Измеряемое давление подается вовнутрь сильфона либо снаружи его.

По сопоставлению с плоской мембраной и мембранной коробкой гармоникообразная мембрана обладает большей чувствитель­ностью.

Сильфонные приборы предназначаются для измерения и записи лишнего давления и разрежения. Не считая того, эти приборы ис­пользуются в качестве вторичных устройств к устройствам, снаб­женным приспособлением для пневматической передачи показаний на расстояние.

Пружинные датчики давления в схемах автоматизации преобра­зуют механическое перемещение в электронный сигнал при по­мощи индуктивного, реостатного либо контактного датчиков.

На рис. 2 приведена схема датчика давления типа МЭД. Давление, воспринимаемое трубчатой манометрической пружи­ной 1, преобразуется в перемещение конца манометрической труб­ки. Это перемещение передается плунжеру трансформаторного датчика 2. Вторичным прибором является прибор типа ЭПИД.

Датчики расхода бывают механические, тепловые, ионизационные, индукционные, акустические.

Механические датчики расхода делятся на датчики пере­менного и неизменного перепада, также датчики со сливным от­верстием.

Датчики расхода переменного перепада действуют по принципу появления перепада давления в сужающем устройстве, которое устанавливается на пути передвигающейся среды. Пере­пад давления является тут функцией расхода. Сужающее устройство является воспринимающим органом датчика расхода.

Датчики расхода неизменного перепада (ротаметры) употребляют сужающие органы для регулирования сечения с целью поддерживать неизменным пере­пад давления.

На рис. 3 приведена схема ротаметра с индуктивным датчиком. Ротаметр состоит из ко­нической трубки 1 и поплавка 2. При движении воды либо газа в кольцевом зазоре меж поплавком и стенами трубки создается перепад давления, который делает силу, действующую навстречу силе веса поплавка. Положение поплавка в конической трубке определяется величиной расхода.

Ротаметры производятся как показывающие приборы и как дат­чики. Обмотка индуктивного датчика помещена снаружи на трубке сопла. Металлический поплавок является сердечником катушки 3 индуктивного датчика. При изменении расхода поплавок переме­щается и изменяет индуктивность катушки, таким макаром, расход преобразуется в электронный сигнал.

Датчики уровня. Очень всераспространенными являются поплавковые датчики. Поплавковый датчик состоит из поплавка – органа, воспринимающего уровень воды; проме­жуточного органа – механической связи, модифицирующей и пере­дающей механическое воздействие выходному органу, представ­ляющему собой датчик перемещения.

Датчики уровня могут быть основаны на измерении веса и гидростатического давления воды, на использовании электронных параметров воды (конфигурации сопротивления, ем­кости, индуктивности).

Придется покопаться в памяти и вспомнить: как отыскать диагональ параллелепипеда.

Российская индустрия выпускает датчики уровня раз­личных типов.

На рис. 4 приведена схема поплавкового дат­чика уровня с реостатным датчиком R на выходе. По свидетельствам милливольтметра mV судят об уровне воды Н в сосуде.

Устройство и принцип работы датчиков давления, расхода и уровня

Датчики давления

Большинство датчиков давле­ния строятся на принципе преобразования давления в механическое перемещение. Кроме механических систем, в которые входят мем­браны и трубчатые пружины, для измерения давления применяются также электрические и тепловые системы.

Устройство и работа датчика давления.

К датчикам давления с механическими воспринимающими органами относятся:

  • жидкостные датчики давления (U-образные системы);
  • поршневые системы;
  • пружинные системы: а) мембранные (плоские, гофрированные, мягкие); б) сильфоны; в) манометрические трубчатые пружины.

Рассмотрим устройство некоторых наиболее часто встречающихся датчиков давления.

Наиболее широко применяются пружинные датчики давления. Действие их основано на возникнове­нии упругой деформации пру­жины, являющейся чувстви­тельным элементом прибора. Деформация возникает при измене­нии давления внутри или снаружи пружины. Изменение формы элемента передается на подвижную часть прибора со стрелкой, перемещающейся по шкале, при снятии давления чувствительный элемент принимает первоначальную форму.

Читать еще:  Шашлык в духовке

Рисунок 1. Виды пружинных датчиков давления.

В технических манометрах и вакуумметрах обычно применяются упругие пружины: одновитковые, многовитковые, плоские мембраны и сильфоны (гармониковые мембраны).

На рис. 1 показаны виды пружинных датчиков давления.

Одновитковая трубчатая пружина (а) согнута по дуге почти в форме окружности приблизительно на 270°. В сечении пружина имеет вид эллипса. Изготовляется она из латуни (или стали — для больших давлений). Один конец пружины запаян и является свободным. Второй конец пружины неподвижен, и к нему подводится измеряемое давление р. Давление вызывает деформацию пружины и переме­щение ее свободного конца.

Раскручивание пружины происходит по следующей причине. При увеличении внутреннего давления эллиптическое сечение стре­мится принять круглую форму, т. е. малая ось эллипса начинает увеличиваться, а большая — уменьшаться. В результате возникают напряжения, которые будут раскручивать трубчатую пружину. Свободный конец пружины при этом будет перемещаться пропор­ционально давлению внутри нее. Таким образом, измеряемое дав­ление преобразуется в механическое перемещение свободного конца пружины. Величина этого перемещения обычно составляет 5—7 мм.

Многовитковая трубчатая пружина (б) имеет 6-9 витков диаметром около 30 мм. Перемещение свободного конца пружины значительно больше (до 15 мм), чем у одновитковой пружины. Гораздо большим является здесь и тяговое усилие.

Рисунок 2. Схема датчика давления типа МЭД.

Обычно датчики в виде одновитковой трубчатой пружины применяются в показываю­щих приборах, а датчики в виде многовитковых трубчатых пружин — в самопишущих. Это объясняется тем, что в самопишущих при­борах датчик должен обладать большим усилием, достаточным для преодоления трения не только в сочленениях передаточно-множительного механизма, но и трения пера о бумагу.

Плоская гофрированная мембрана (в) используется или от­дельно, или в коробке из двух гофрированных мембран. Приме­няется также мягкая мембрана из плоской прорезиненной ткани, соединенной с плоской калиброванной пружиной.

Гармониковая мембрана — сильфон (г) представляет собой цилиндрическую коробку со стенками, имеющими равномерные поперечные складки (гофры). Измеряемое давление подается внутрь сильфона или снаружи его.

По сравнению с плоской мембраной и мембранной коробкой гармоникообразная мембрана обладает наибольшей чувствитель­ностью.

Рисунок 3. Схема ротаметра с индуктивным датчиком.

Сильфонные приборы предназначаются для измерения и записи избыточного давления и разрежения. Кроме того, эти приборы ис­пользуются в качестве вторичных приборов к устройствам, снаб­женным приспособлением для пневматической передачи показаний на расстояние.

Пружинные датчики давления в схемах автоматизации преобра­зуют механическое перемещение в электрический сигнал при по­мощи индуктивного, реостатного или контактного датчиков.

На рис. 2 приведена схема датчика давления типа МЭД. Давление, воспринимаемое трубчатой манометрической пружи­ной 1, преобразуется в перемещение конца манометрической труб­ки. Это перемещение передается плунжеру трансформаторного датчика 2. Вторичным прибором является прибор типа ЭПИД.

Датчики расхода бывают механические, термические, ионизационные, индукционные, акустические.

Механические датчики расхода разделяются на датчики пере­менного и постоянного перепада, а также датчики со сливным от­верстием.

Рисунок 4. Схема поплавкового дат­чика уровня с реостатным датчиком.

Датчики расхода переменного перепада действуют по принципу возникновения перепада давления в сужающем устройстве, которое устанавливается на пути движущейся среды. Пере­пад давления является здесь функцией расхода. Сужающее устройство является воспринимающим органом датчика расхода.

Датчики расхода постоянного перепада (ротаметры) используют сужающие органы для регулирования сечения с целью поддерживания постоянным пере­пада давления.

На рис. 3 приведена схема ротаметра с индуктивным датчиком. Ротаметр состоит из ко­нической трубки 1 и поплавка 2. При движении жидкости или газа в кольцевом зазоре между поплавком и стенками трубки создается перепад давления, который создает силу, действующую навстречу силе веса поплавка. Положение поплавка в конической трубке определяется величиной расхода.

Ротаметры выполняются как показывающие приборы и как дат­чики. Обмотка индуктивного датчика помещена снаружи на трубке сопла. Железный поплавок является сердечником катушки 3 индуктивного датчика. При изменении расхода поплавок переме­щается и изменяет индуктивность катушки, таким образом расход преобразуется в электрический сигнал.

Датчики уровня

Чрезвычайно распространенными являются поплавковые датчики. Поплавковый датчик состоит из поплавка — органа, воспринимающего уровень жидкости; проме­жуточного органа — механической связи, преобразующей и пере­дающей механическое воздействие выходному органу, представ­ляющему собой датчик перемещения.

Датчики уровня могут быть основаны на измерении веса и гидростатического давления жидкости, на использовании электрических свойств жидкости (изменения сопротивления, ем­кости, индуктивности).

Отечественная промышленность выпускает датчики уровня раз­личных типов.

На рис. 4 приведена схема поплавкового дат­чика уровня с реостатным датчиком R на выходе. По показаниям милливольтметраmV судят об уровне жидкости Н в сосуде.

Принцип работы датчиков давления, расхода и уровня

Иногда многим людям может потребоваться измерить давление. Для этого необходимо использовать датчики давления. Их принцип работы основан на преобразовании давления в механическое перемещение.

Кроме, механических систем, для измерения давления также могут использоваться механические и тепловые системы.

Датчики давления

Механические датчики давления состоят из:

  1. Жидкостных датчиков давления.
  2. Поршневых систем.
  3. Пружинных систем.

Теперь пришло время рассмотреть датчики движения, которые встречаются наиболее часто. Наиболее часто на сегодняшний день используют пружинные датчики давления. Их действие будет основано на том, что возникновении упругой деформации пружины, которая считается пружинным элементом прибора. При изменении давления будет возникать деформация внутри и снаружи. Изменение формы определенного элемента будет передаваться на подвижную часть прибора со стрелкой. При снятии давления элемент примет прежнюю форму.

В технических манометрах чаще всего применяются упругие пружины:

  • Одновитковые.
  • Многовитковые.
  • Плоские мембраны.
  • Сильфоны.

Раскручивание пружины будет происходить из-за того, что при увеличении внутреннего давления эллиптическое сечение будет стремиться принять круглую форму. В результате этого могут возникать напряжения, которые будут раскручивать пружину. Свободный конец будет перемещаться прямопропорционально давлению внутри ее. Таким образом, можно сказать о том, что измеряемое давление будет преобразовываться в механическое перемещение свободного конца пружины. Величина такого перемещения чаще всего будет составлять 5-7 мм.

Многовитковая трубчатая пружина будет иметь 6-9 витков. Перемещение свободного конца пружины значительно больше, чем у одновитковой пружины. Обычно датчики в виде одновитковой пружины могут применяться в показывающих приборах. В большинстве случаев это будет связано с тем, что в самопишущих приборах датчик должен иметь большое усилие, которого хватит для преодоления трения. В нашем разделе также есть статья о том, как работает тензодатчик.

Читать еще:  Монтаж потолка из гипсокартона своими руками: инструкция

Плоская гофрированная мембрана будет использоваться отдельно. При необходимости также можно применять плоскую прорезиненную ткань, которая будет плотно соединена с плоской калиброванной пружиной. Гармоникообразная мембрана отличается от других, так как имеет наибольшую чувствительность.

Сильфонные приборы предназначаются для измерения и записи избыточного давления в схемах автоматизации. Кроме этого, подобные устройства также можно использовать в качестве вторичных приборов к устройствам, которые имеют приспособление для пневматической передачи показаний на расстояние. Пружинные датчики давления в схемах позволяют преобразовывать механическое перемещение в электрический сигнал с помощью индуктивного или контактного датчика.

На рисунке выше представлена схема датчика давления типа МЭД. Здесь сначала давление будет восприниматься трубчатой манометрической пружиной. В дальнейшем оно будет преобразовываться в перемещение конца манометрической трубки. Это перемещение также может передаваться плунжеру трансформаторного датчика. Вторичным приборов в этой конструкции считается устройство типа ЭПИД.

Специалисты сообщают, что датчики расхода на сегодняшний день могут быть:

  1. Механические.
  2. Термические.
  3. Ионизационные.
  4. Индукционные.
  5. Акустические.

Важно знать! Механические датчики расхода разделяются на датчики переменного и постоянного перепада. Также могут быть датчики со сливным отверстием.

Датчики расхода будут действовать по принципу возникновения перепада давления в сужающем устройстве. Перепад давления в этом случае является функцией расхода. Сужающее устройство считается воспринимающим органом датчика расхода. Датчики расхода постоянного перепада (ротаметры) используются для регулирования сечения с целью поддерживания постоянным перепада давления. Если будет интересно, тогда можете прочесть про принцип работы термопары.

На рисунке, который расположен выше вам предоставлена схема ротаметра с индуктивным датчиком. Ротаметр состоит из:

Во время движения жидкости или газа в кольцевом зазоре между поплавком и трубками будет создаваться перепад давления, который в дальнейшем будет создавать силу, действующую навстречу силе веса поплавка, который здесь расположен. Ротаметры на сегодняшний день могут выполняться, как показывающие приборы и как датчики. Обмотка индуктивного датчика располагается на трубке сопла. Железный поплавок в свою очередь будет являться сердечником катушки индуктивного датчика. При изменении расхода поплавок может перемещаться и соответственно изменять индуктивность катушки.

Датчики уровня

В последнее время наиболее распространенными устройствами считаются поплавковые датчики. Поплавковый датчик будет состоять из: поплавка, промежуточного и выходного органа. Поплавок – это орган, который позволяет воспринимать уровень жидкости. Преобразующий орган позволяет механическое воздействие выходному органу.

Датчики уровня могут быть основаны на измерении веса и гидростатического давления, а также на использовании электрических свойств жидкости.

Отечественная промышленность старается выпускать датчики давления разнообразного типа. Теперь вы точно знаете, принцип работы датчиков давления, расхода и уровня. Надеемся, что эта информация была полезной и интересной.

5.6. Электромеханические датчики уровня, давления, расхода и скорости

Датчики уровня.Контроль уровня жидкости осуществляется при помощи поплавковых, гидростатических и электродных датчиков уровня.

Поплавковые датчики состоят из поплавка, воспринимающего изменения уровня жидкости, и элемента, преобразующего перемещения или усилия в выходной электрический сигнал. В качестве преобразователей используются омические или индуктивные датчики. На рисунке показана схема поплавкового датчика уровня с потенциометрическим преобразователем перемещения. Связь пустотелого поплавка 1с потенциометрическим датчиков3осуществляется с помощью гибкого троса2, перекинутого через блок4. Вес поплавка уравновешивается грузом5. Всякое изменение уровня жидкости вызывает пропорциональное ему изменение напряжения вторичного измерительного прибора Я, который проградуирован в единицах уровня. Поплавковые датчики уровня используются для замера уровней, изменяющихся в широких пределах. Недостатком их является наличие подвижных частей.

Рис.5.15 Датчики уровня:

а -поплавковый; б -гидростатический; в -электродный.

Гидростатические датчики реагируют на изменения гидростатического веса жидкости в специальном цилиндрическом сосуде, сообщающемся с резервуаром, уровень жидкости в котором контролируется. Давление жидкости, пропорциональное ее уровню h, вызывает изгиб мембраны1. Величина изгиба мембраны преобразуется устройством, например угольным столбиком2в электрический сигнал, который измеряется прибором П, проградуированным в единицах уровня.

Электродные датчики уровня состоят из одного или нескольких электродов, погруженных в жидкость. При изменении уровня жидкости изменяется активная и емкостная проводимости междуэлектродного пространства. Схема электродного датчика уровня, основанного на измерении активной проводимости жидкости, показана на рисунке.

Измерение уровня сыпучих материалов значительно сложнее, чем измерение уровня жидкостей. Это объясняется тем, что большинство сельскохозяйственных сыпучих материалов обладает значительным электрическим сопротивлением и при заполнении или опорожнении емкостей не образует горизонтальной поверхности. Кроме того, при загрузке возможны повреждения чувствительных элементов датчиков.

Поплавковые датчики для замера уровня сыпучих материалов снабжаются специальными механическими приспособлениями, которые вызывают вибрацию поплавка или периодическое перемещение его вверх и вниз. Под действием вибраций и вертикальных перемещений поплавок всплывает и находится на поверхности сыпуче­го материала.

Для электродного датчика характерны высокая точность измерений, низкая стоимость и простая конструкция, позволяющая дистанционно замерять уровень зерна в небольших объемах.

Датчики давления.К этой группе датчиков относятся многочисленные типы приборов для измерения сил давлений жидкостей и газов. Большинство датчиков давления преобразуют силы давления в механическое перемещение или усилие. Воспринимающие органы таких датчиков подвергаются непосредственному действию измеряемого давления.

Для измерения давлений выше 1000 кг/см2 применяются датчики другого вида, в которых используется явление изменения электрического сопротивления проводников и полупроводников под действием давления. Датчики, контролирующие малые давления газов, реагируют на изменение их вязкости, теплопроводности, сте­пени ионизации и т. п.

В сельскохозяйственной технике наибольшее распространение получили датчики с механическими воспринимающими органами: жидкостные, поршневые, мембранные, сильфонные, с манометрическими трубчатыми пружинами.

Жидкостные датчики давления подразделяются на:

U-образные, колокольные и гидростатические, или дифференциальные.

В U-образной системе разность давленийΔF=F1–F2уравновешивается весом столба жидкости:

где γ — удельный вес жидкости.

В колокольной системе избыточное давление ΔF=F1–F2вызывает перемещение колокола, по величине которого определяется давлениеF1.

Вдифференциальной системе угол поворотаαкамеры кольцевых весов пропорционален разности давленийΔF=F1–F2.

Рис 5.16 Датчики давления с механическими воспринимающими органами:

а- жидкостный с U- образной системой; б- жидкостный с колокольной системой; в- гидростатический (дифференциальный); г- мембранный; д- сильфонный; е- с манометрической трубкой.

Жидкостные датчики давления являются наиболее точными и стабильными. Однако вследствие эксплуатационных неудобств (малые пределы измерения, необходимость строго вертикального положения, большие габариты и т. п.) они в последнее время вытесняются другими, более совершенными типами датчиков давления.

Читать еще:  Прихожая в стиле кантри

В поршневых датчиках поршень, находящийся под давлением контролируемой среды, вызывает сжатие специальной калиброванной пружины. Датчики этого типа не находят широкого применения из-за таких существенных недостатков, как наличие зазора между поршнем и цилиндром и возможность застопоривания поршня. Однако благодаря высокой стабильности поршневые датчики применяются для тарировки манометрических систем других типов.

В мембранных датчиках эластичная пластина (мембрана), находясь под давлением контролируемой среды, перемещает шток, жестко связанный с контактной системой. Простота конструкции, надежность, достаточная точность измерений обусловили широкое распространение датчиков этого типа.

Сильфонные датчики представляют собой гофрированные тонкостенные трубки, выполненные из упругого материала. Разность наружного и внутреннего давлений создает силу, под действием которой происходит растяжение или сжатие сильфона. Перемещение свободного конца сильфона передается указательной стрелке и подвижным контактам.

Принцип работы датчика с манометрической трубчатой пружиной заключается в следующем: изогнутая по дуге тонкостенная упругая трубка, имеющая овальное сечение, стремится выпрямиться при увеличении давления контролируемой среды внутри ее. Перемещение свободного конца трубки приводит в действие указательную стрелку, связанную с контактной системой.

Датчики расхода.Одним из наиболее распространенных методов измерения расхода непрерывно текущих жидкостей и газов является метод измерения по перепаду давления в дроссельных устройствах (рис. 5.17). В качестве дроссельных устройств применяются диафрагмы, сопла и трубы Вентури.

На рисунке показана схема датчика расхода жидкости с дросселем-диафрагмой. В трубопровод вставляется диафрагма 2. По обе стороны диафрагмы находятся две импульсные трубки. СопротивлениеRв одной из них шунтируется жидкостью, обеспечивая тем самым пропорциональность между перепадом давления и током во вторичном приборе3:

Рис 5.17 Датчики расхода:

Соотношение между перепадом ΔРи расходомQопределяется следующим уравнением:

м 3 /сек

где So— сечение отверстия диафрагмы, м 2 ;

γ — удельный вес среды, кг/м 3 ;

αр— коэффициент расхода, величина которого зависит от геометрической формы сужающего устройства и от числа Рейнольдса;

α — коэффициент пропорциональности;

g— ускорение свободного падения, м/сек 2 .

На рисунке приведены схемы скоростных датчиков расхода. Они применяются как счетчики расхода воды, жидкого топлива, газа и других веществ.

В скоростном датчике расхода с вертикальной крыльчаткой жидкость, протекающая через датчик, приводит во вращение вертушку 2, число оборотов которой пропорционально скорости потока:

об/сек,

где а — коэффициент пропорциональности;

V— скорость жидкости, м/сек;

Q— расход жидкости, м3/сек;

S— рабочее сечение датчика, м2.

Датчики со спиральной вертушкой 2используются для учета значительных расходов жидкости. В отличие от других типов датчиков расхода они могут работать и в наклонных участках трубопроводов. Число оборотов спиральной вертушки пропорционально расходуQи обратно пропорционально шагу лопастиΔl:

об/сек.

Обороты датчиков измеряются прибором 3, проградуированным в единицах расхода.

Конструктивное исполнение вышеописанных и ряда других датчиков неэлектрических величин и их харак­теристики приводятся в специальной литературе.

Датчики давления

Принцип работы датчиков давления

Единицы измерения давления

  • Паскаль
    1 Па = 1 Н/м 2
  • Бар
    1 бар = 10 5 Па
  • Физическая Атмосфера – атмосферное давление на уровне моря 1 атм = 101325 Па = 1,01325 бар = 10,33 м вод. ст.
  • Метр водяного столба — гидростатическое давление столба воды высотой в 1 метр 1 м вод. ст. = 9806,65 Па = 9,80665×10 -2 бар = 0,096784 атм (напор в водопроводе удобно измерять в метрах водяного столба).

Классификация датчиков по типу измеряемого давления

  • Датчики абсолютного давления
    (Absolute Pressure Sensor)
    Эти датчики измеряют давление относительно абсолютного вакуума.
    Применение: пищевые и химические производства.
  • Датчики избыточного (относительного) давления, манометры
    (Gauge Pressure Sensor)
    Эти датчики измеряют давление относительно атмосферного давления в этом месте.
    Барометры измеряют атмосферное давление.
    Применение: водоснабжение и водоотведение.
  • Датчики дифференциального (перепада) давления
    (Differential Pressure Sensor)
    Эти датчики измеряют перепад (разность) давления в двух точках.
    Применение: контроль загрязнения фильтров, измерение расхода и уровня жидкости (гидростатический метод).
  • Вакуумные датчики, датчики разряжения
    (Vacuum Pressure Sensor)
    Измеряют давление, которое ниже атмосферного (вакуум).

Классификация датчиков давления по принципу действия

  • Пьезорезистивные (Piezoresistive Strain Gage)
    Используется эффект изменения электрического сопротивления полупроводников под действием механической нагрузки.
  • Пьезоэлектрические (Piezoelectric)
    Используется пьезоэлектрический эффект – способность некоторых кристаллов (кварца) и керамики генерировать электрическое поле или разность потенциалов пропорционально силе давления (сжатия).
  • Тензометрические (Strain Gauge)
    Используется тензоэффект – изменение электрического сопротивления тензорезисторов при их деформации под воздействием нагрузки.
  • Емкостные (Capacitive)
    Используется эффект зависимости ёмкости конденсатора от расстояния между обкладками.
  • Резонансные (Resonant)
    Используется эффект зависимости частоты собственных колебаний (кварцевого резонатора) от давления.
  • Индуктивные (Electromagnetic)
    Принцип действия основан на регистрации токов Фуко, возникающих в металлическом экране, расположенном между двумя катушками, одна из которых связана с измерительной мембраной — при её приближении или удалении от экрана изменяется индуктивность системы.
  • Ионизационные (Ionization)
    Используется эффект зависимости плотности потока ионов от разряжения в катодно-анодной лампе.

Вентильные блоки

Позволяют отключать датчик от процесса, проводить профилактические работы, промывку и калибровку.

Разделители давления

Разделители давления служат для разнесения в пространстве преобразователя и среды измерения. Измеряемое давление передается с разделительной мембраны на наполнительную жидкость и дальше по капиллярной трубке или напрямую в измерительную камеру преобразователя.

  • При использовании в пищевой и фармацевтической промышленности быстросъёмные мембранные разделители можно легко промывать
  • Измеряемое вещество может закупорить или разъесть импульсные трубки
  • Нестандартный температурный диапазон.

Как выбрать датчик давления

Измеряемое давление

  • Абсолютное
  • Избыточное (относительное)
  • Дифференциальное (перепад)
  • Вакуум (разрежение)
  • Гидростатическое давление (уровень).

Измеряемая среда

  • Измеряемая среда
  • Диапазон рабочих температур измеряемой среды
  • Максимальное статическое давление измеряемой среды.

Окружающая среда

  • Температура окружающей среды
  • Влажность
  • Наличие агрессивных сред
  • Взрывоопасная зона.

Метрологические характеристики

  • Единицы измерения (градуировка)
  • Погрешность измерений
  • Перестраиваемый интервал измерений
  • Влияние температуры окружающей среды
  • Влияние статического давления
  • Влияние питания
  • Влияние вибрации
  • Долговременный дрейф
  • Межповерочный период
  • Электромагнитная совместимость.

Подключение к процессу

  • Штуцерное
  • Фланцевое
  • Ниппель
  • Гигиеническая конструкция
  • Разделитель давления
    • наполнитель.

Вентильный блок

  • 2-х ходовой
  • 3-х ходовой
  • 5-ти ходовой.

Преобразователь

  • Индикатор
  • Диагностические функции
  • Степень защиты корпуса
  • Материал корпуса
  • Питание
  • Кабельный ввод
  • Выходной сигнал:
    • токовый 4..20мА
    • HART
    • PROFIBUS PA
    • Foundation Fieldbus.
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector