Преобразователи или датчики избыточного давления необходимы во многих отраслях промышленности. Они позволяют контролировать большинства технологических процессов. Сложно представить современную теплоэнергетику и водоснабжение без таких измерительных приборов.
Физическая сущность давления
Распределенная сила, с которой одно тело воздействует на другое, находящееся с ним в контакте. Для жидкости или газа оно является одним из основных параметров состояния. Единицами измерения давления являются:
- • паскаль;
- • килограмм∙сил/см2 или килограмм сил/м2;
- • pound-force per square inch (фунт-сила на квадратный дюйм).
Для лабораторных расчетов чаще всего используются Па, КПа или МПа, тогда как килограмм∙сил/см2 или атмосферы (технические) можно увидеть в производстве. Дюймы-силы на квадратный дюйм используются странами с английской метрической системой, поэтому цифровые приборы, произведенные ими часто имеют шкалу измерения в psi.
Виды преобразователей
- Устройство преобразователей давления разнообразно, выделяют пять основных видов приборов:
- 1. механические;
- 2. с преобразователем дифференциально-трансформаторного типа;
- 3. с компенсацией магнитными потоками;
- 4. с силовой компенсацией;
5. тензопреобразователи.
Механические
Когда говорят о механических измерителях давления, чаще всего подразумевают деформационные манометры. Рабочая среда или среды, в случае измерения разности давлений, воздействуют непосредственно на чувствительный элемент, по изменению характеристик которого и определяется измеряемая величина.
- По элементу, который подвергается воздействию среды с избыточным давлением, различают следующие виды манометров:
- • пружинные;
- • сильфонные;
- • мембранные.
- Благодаря простоте устройства и дешевизне они получили широкое распространения, особенно как манометры прямого действия, независящие от подачи электроэнергии.
Устанавливаемые на трубопроводы и сосуды высокого давления, пружинные манометры основаны на изменении размера трубчатой пружины. Стрелка на дисковой шкале показывает значение давления рабочей среды. Существуют модификации данной конструкции. Дополнительные стрелки с электрическими контактами позволяют устройству сигнализировать о выходе измеряемой величины из рабочего диапазона.
В сильфонных преобразователях чувствительным элементом является кремнеорганическая жидкость в специальном закрытом чувствительном элементе.
К нему подводятся две трубки, связанные уравнительный линией, это позволяет измерять не только избыточное давление, но и разницу. Перемещение штока под действием гидравлической жидкости и используется для передачи информации о величине измеряемого параметра.
При этом сильфонный манометр может комплектоваться различными передающими и отображающими устройствами, как прямыми шкалами, так и цифровыми.
Преобразователь давления с мембранным чувствительным элементом используется для измерения напора. Чаще всего в теплоэнергетике применяются устройства с мембранными коробками.
Ими измеряют, например, избыточное давление воздуха, подающегося дутьевыми вентиляторами в топки котлов.
Для отображения значение измеряемой величины может быть использовано как механическое, так и цифровое устройство.
Электрические преобразователи
Дифференциально-трансформаторные преобразователи используются для передачи сигнала от чувствительного элемента к регистрирующему прибору. Они давно известны и зарекомендовали себя как простые и надежные устройства. По этой причине они повсеместно распространены.
Чувствительный элемент передает изменения давления ферромагнитному сердечнику, который создает электрическое напряжение в двух вторичных обмотках. Его можно передать на достаточно большое расстояние к вторичному прибору. В нем расположен подобный преобразователь, который позволяет отслеживать давление.
В пьезоэлектрических приборах, а также в тензопреобразователях используется принцип зависимости электрических свойств чувствительного элемента от давления рабочей среды.
Особым образом изготовленные пластинки из кристаллов кремния при действии на него давления вырабатывает электрическое напряжение.
При этом, при действии статического давления, это напряжение рассеивается, поэтому пьезоэлектрические преобразователи используются только для измерения на двигателях и насосах.
В тензопреобразователях чувствительным элементом является мембрана с размещенными на ней резисторами, сопротивления которых меняется при приложении к мембране избыточного давления.
Цифровой блок интерпретирует изменения электрических параметров чувствительного элемента и определяет значение избыточного давления с высокой точностью. Недостатком этого вида устройств является наличие значительного температурного коэффициента.
Электрическая схема прибора включает специальный терморезистор, сопротивление которого зависит от температуры и не зависит от давления.
Для работы в интеллектуальных системах управления производственными процессами электрические преобразователи комплектуются микропроцессорными преобразователями аналогового сигнала. Цифровой сигнал такого преобразователя позволяет построить схему дистанционного управления, например, на электростанции.
Точное измерения избыточного давления обеспечивает емкостной преобразователь. Рабочая среда воздействует на разделительные мембраны, между которыми находится заполненная нейтральной жидкостью полость с чувствительной мембраной. Она является подвижной обкладкой дифференциального конденсатора, изменение размеров которого позволяет измерить изменение давления рабочей среды.
Подобный механизм преобразования демонстрируют также манометры, построенные на базе кристаллического резонатора или манганиновой проволочной катушки, чьи электрические характеристики изменяются под действием приложенной к ней силе.
Промышленное применение датчиков давления
Для измерения избыточного давления рабочей среды в трубопроводах используются механические приборы, которые надежны и не зависят от наличия электрического тока.
По ним определяют характеристики рабочей среды «по месту». Более совершенные электрические приборы используются для построения мнемосхем и дистанционного управления трубопроводной арматурой или агрегатами.
Обычно они работают в паре с механическими.
Без надежных преобразователей давления эксплуатация сетей тепло и водоснабжения невозможна.
Принцип работы датчиков давления, расхода и уровня: объясняем во всех подробностях
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
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.
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.
Калькулятор
Сервис бесплатной оценки стоимости работы
- Заполните заявку. Специалисты рассчитают стоимость вашей работы
- Расчет стоимости придет на почту и по СМС
- Номер вашей заявки
- Прямо сейчас на почту придет автоматическое письмо-подтверждение с информацией о заявке.
- Оформить еще одну заявку
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.
электромагнитное реле.
На какие параметры нужно обращать внимание при покупке датчиков давления
- Вид давления. Очень важно понимать какой вид давления необходимо измерять. Существует 5 типов: абсолютное, дифференциальное(относительное), вакуум, избыточное, барометрическое. Для лучшего понимания разницы между ними, рекомендуем прочитать статью «виды давления».
- Диапазон измеряемого давления.
- Степенью защиты прибора. В разных отраслях использования датчиков будут разные условия эксплуатации, для которых необходимы разные степени защиты от проникновения воды и пыли. Определитесь, какую степень защиты электроприбора нужно выбрать именно вам.
- Наличие термокомпенсации.
Температурные эффекты, такие как расширение материалов, могут наложить достаточно сильные помехи на выходные показания датчика. Если у вас происходят постоянное изменение температуры измеряемой среды, то термокомпенсация необходима. Обратите также внимание на границы температур.
Например, у датчика ST250PG2BPCF есть термокомпенсация в пределах от -40 до 100 градусов Цельсия.
- Материал. Материал может оказать решающую роль при использовании датчика в агрессивных средах, в таком случае необходим выбор материала с высокой коррозийной стойкостью.
- Вид выходного сигнала.
Важно определиться какой вид нужен вам. Аналоговый или цифровой? Если аналоговый, то какие диапазоны выходных сигналов и сколько проводов? Например, диапазоны могут быть 4…20 мА.
Производители и дилеры
В нашем каталоге представлены датчики давления, которые можно приобрести у следующих производителей и дилеров: Honeywell International, Компэл, Freescale Semiconductor, Inc, Omron Electronics LLC, ST Microelectronics, BD Sensors RUS.
Если вам понравилась статья нажмите на одну из кнопок ниже
| Поделитесь в соц.сетях: |
Датчики давления. Типы, характеристики, особенности, подбор
Давление необходимо учитывать при проектировании многих химических процессов. Давление определяется как сила действующая на единицу площади и измеряется в английских единицах — пси или в СИ единицах — Па. Существуют три типа измеряемого давления:
- Абсолютное давление — атмосферное давление плюс избыточное давление;
- Избыточное давление — абсолютное давление минус атмосферное давление;
- Дифференциальное давление — разность давлений между двумя точками.
Существуют различные типы датчиков давления, которые сегодня доступны на рынке для использования в промышленности. Каждый из них имеет преимущества в определенных ситуациях.
Критерии отбора датчика
Для того чтобы контролируемая давлением система работала правильно и эффективно, важно, чтобы используемый датчик давления мог давать точные показания по мере необходимости и в течение длительного периода времени без необходимости ремонта или замены в условиях работы системы. Существует несколько факторов, влияющих на пригодность конкретного датчика давления для конкретного процесса. Основные это:
- характеристики используемых веществ в среде которых будет использоваться устройство;
- условия окружающей среды;
- диапазон давлений;
- уровень точности и чувствительности, требуемые в процессе измерения.
Процесс
Чувствительный элемент (упругий элемент) будет подвергаться воздействию веществ, используемых в процессе, поэтому материалы датчика, которые могут реагировать с данными веществами или подвергаться воздействию агрессивных сред — непригодны для использования. Мембраны (диафрагмы) являются оптимальными даже для очень суровых условий использования.
Окружающая среда
Окружающая среда (в технологическом процессе — это среда создаваемая веществом, вибрация, температура и т.д.), в которой проводится технологический процесс, также должна быть учтена при выборе датчика давления.
В агрессивных средах, при сильных вибрациях в трубопроводе, или при экстремальных температурах, датчики должны иметь дополнительный уровень защиты.
Герметичные, прочные корпуса с заполнением материалом, содержащим глицерин или силикон — часто используются, для того, чтобы защитить внутренние компоненты датчика (кроме чувствительного элемента) от очень жестких, агрессивных сред и колебаний.
Диапазон давлений
Большинство процессов работают в определенном диапазоне давлений. Поскольку определенные датчики давления работают оптимально в определенных диапазонах давления, существует необходимость выбрать устройства, способные функционировать в диапазоне, установленном процессом.
Чувствительность
Различные процессы требуют различных уровней точности. В общем, чем точнее датчик, тем он дороже, таким образом, будет экономически выгодно выбрать датчики, которые способны максимально удовлетворить требуемую точность.
Существует также компромисс между точностью и способностью быстро обнаруживать изменения давления.
Следовательно, в процессах, в которых давление сильно варьируется в течение коротких периодов времени — нецелесообразно использовать датчики, которым требуется больше времени, чтобы дать точные показания давления, хотя они и могли бы дать более точные значения.
Методы измерения давления
Существует несколько наиболее часто используемых методов измерения давления. Эти методы включают в себя визуальный замер высоты жидкости в колонне, метод упругой деформации и электрические методы.
Высота жидкости в колонне
Давление можно выразить как высоту жидкости с известной плотностью в трубке. Используя уравнение P = ρ GH, можно легко вычислить значение давления. Данные типы измерительных приборов обычно называют манометрами. Для измерения высоты жидкости в колонне, может быть использована шкала с единицами измерения расстояния, также как и откалиброванная шкала давления.
Обычно в качестве жидкости в этих колоннах используется вода или ртуть. Вода используется, когда вы хотите достичь более высокой чувствительности (плотность воды значительно меньше, чем плотность жидкой ртути, так что высота столба воды будет более сильно меняться при изменении давления).
Ртуть же используется, когда вы хотите измерять более высокие значения давления, но с меньшей чувствительностью.
Упругая деформация
Этот метод измерения давления основан на принципе, который гласит, что степень деформации упругого материала прямо пропорциональна прикладываемому давлению. Для данного метода, в основном, используются три типа датчиков: трубки Бурдона, диафрагмы и сильфоны. (См. раздел «Типы датчиков»)
Электрические методы
Электрические методы, используемые для измерения давления основаны на принципе, основывающимся на том, что изменение размера влияет на электрическое сопротивление проводника.
Устройства, использующие для измерения давления изменение сопротивления называют тензодатчиками.
Также существуют и другие электрические датчики, например емкостные, индуктивные, магнетосопротивления (Холла), потенциометрические, пьезометрические и пьезорезистивные преобразователи. (См. раздел «Типы датчиков»)
Типы датчиков
Существует множество различных датчиков давления являющихся наиболее подходящими для конкретного процесса, но их обычно можно разделить на несколько категорий, а именно: упругие датчики, электрические преобразователи, датчики дифференциального давления и датчики давления вакуума. Ниже представлены категории, каждая из которых содержит уникальные внутренние компоненты более подходящие под использование в конкретной ситуации.
Упругие датчики
Большинство датчиков давления жидкости имеют упругую структуру, где жидкость заключена в небольшой отсек по меньшей мере с одной упругой стенкой.
При использовании данного метода, показания давления определяются путем измерения отклонения этой эластичной стенки, представляя результат непосредственным отсчетом через соответствующие связи, либо через трансдуцированные электрические сигналы.
Упругие датчики давления очень чувствительны, они довольно хрупкие и подвержены вибрации. Кроме того, они, как правило, значительно дороже, чем манометры, и поэтому в основном используются для передачи измеренных данных и измерения разности давлений.
Теоретически можно использовать довольно широкий спектр упругих элементов для упругих датчиков давления. Однако большинство устройств используют ту или иную форму трубки Бурдона или диафрагмы.
Трубки Бурдона
Принцип, на котором основаны разного вида трубки Бурдона: Давление, подаваемое внутрь трубки, вызывает упругую деформацию эллиптического или овального сечения трубки в сторону круга, которая вызывает появление напряжений в продольном направлении, заставляющих трубку разгибаться, а свободный конец трубки перемещаться. Система рычагов и передач превращает это движение и возвращает стрелку, показывающую давление относительно круглой шкалы. Диапазон измерения такого манометра составляет — от 10 Па до 1000 МПа. Трубные материалы могут быть изменены соответствующим образом в соответствии с требуемым условием процесса. Также, трубки Бурдона — портативные и требуют минимального технического обслуживания, однако, они могут быть использованы только для статических измерений и имеют низкую точность.
Материалом для трубчатых пружин может служить сталь, бронза, латунь. В зависимости от конструктивного исполнения трубчатые пружины могут быть одно- и многовитковые (винтовые и спиральные), S-образные и т.п.
Распространены одновитковые трубчатые пружины, используемые в манометрах, которые предназначены для измерения давления жидкостей и газов, а также в таких типах манометров как глубиномер.
Датчики С-типа могут быть использованы в диапазонах давлений приближающихся к 700 МПа; они имеют минимальный рекомендованный диапазон давления — 30 кПа (т.е. они не достаточно чувствительны для измерения разности давлений меньше чем 30 кПа).
Сильфоны
Сильфоны имеют цилиндрическую форму и содержат много складок. Они могут деформироваться в осевом направлении при изменении давления (сжатие или расширение).
Давление, которое должно быть измерено прикладывается к одной стороне сильфона (внутри или снаружи), тогда как на противоположную сторону действует атмосферное давление.
Абсолютное давление может быть измерено путем откачки воздуха из внешнего или внутреннего пространства сильфона, а затем измерением давления на противоположной стороне. Сильфон может быть подключен только к включающим / выключающим переключателям или к потенциометру и используется при низких давлениях,
Датчики давления
Содержание:
Точные измерительные приборы – важная составляющая деятельности всех современных отраслей хозяйства. Они служат для своевременного учета расхода разных жидкостей, нужны в работе с газовыми смесями и паром.
Кроме классических расходомеров, обладающих различными принципами действия, часто применяются еще и электронные приборы, измеряющие давление. Подобные устройства – обязательный элемент большей части измерительных комплексов и теплосчетчиков. Они часто входят в состав систем, служащих для осуществления автоматического контроля.
Так называемые датчики давления востребованы на предприятиях энергетического комплекса, в производстве продуктов питания, нефтеперерабатывающей сфере и других отраслях, где требуется знать цифровое значение давления для обеспечения бесперебойной и безопасной работы оборудования.
Что такое датчик давления
Датчик давления – это прибор, предназначенный для мониторинга давления в жидкостной либо газообразной среде с передачей сигнала о полученных измерениях на соответствующее оборудование. Это необходимо для своевременной корректировки параметров различных технологических процессов.
Датчик для измерения давления является компактным устройством, представляющим собой жидкокристаллический дисплей в алюминиевом корпусе. В него входят специальные трубки, которые оценивают давление конкретной среды – жидкости, газа или пара, а затем преобразовывают его либо выводят на экран его числовое значение при помощи аналогового или цифрового сигнала.
Принцип осуществления деятельности данного прибора напрямую зависит от типа измеряемого давления:
- абсолютное – полное значение по отношению к принятому нулю (точке перехода вакуума в давление),
- дифференциальное – диапазон давления между двумя заданными точками,
- избыточное – значение по отношению к атмосферному давлению.
Типы датчиков
Датчики давления используются преимущественно в пищевом или же химическом производстве.
Особенно интересным вариантом можно назвать практичный и современный интеллектуальный датчик, служащий для измерения абсолютного давления, а также реализующий измерение относительно величины абсолютного вакуума.
Данное измерение наиболее часто применяется там, где необходимо произвести быстрый учет давления газа, пара или же тепловой энергии.
По конструкции элементов чувствительности датчики делятся на волоконно-оптические и оптоэлектронные. Первые включают оптический волновод и определяют давление в результате поляризации света. Вторые проводят свет через многослойную конструкцию, каждый слой которой меняет его свойства в зависимости от давления среды.
По виду измерений для датчиков давления принята следующая классификация:
1. Датчик дифференциального давления помогает удачно решать задачи по учету расходования замеряемой среды. Принцип его действия заключается в замере разностей давления между двумя находящимися рядом полостями – плюсовой и минусовой. Он применяется для успешного учета расходов.
Узкое устройство в коммуникациях является местным сопротивлением. В процессе прохождения через него происходит изменение характера скорости потока. Перед данным сужающим устройством давление в атмосферах значительно возрастет, а после него – снижается.
Чем более высокого коэффициента достигает разница, имеющаяся на входе, а далее и на выходе сужающего устройства, тем выше будет расход той среды, которая протекает по данной трубе. Подобный датчик без особых проблем позволит произвести учет объема данной жидкости не только в самой трубе, но и в данной емкости.
Это можно осуществить при помощи измерения давления в столбе жидкости, которая воздействует на плюсовую мембрану. Кроме того, в некоторых случаях производится измерение результатов в минусовой полости давления, которая находится непосредственно под куполом данной емкости.
Это необходимо для того, чтобы надежно произвести исключение чрезмерного влияния большинства насыщенных паров. Этот способ называется гидростатическим.
2. Датчик избыточного давления нужен для успешной регулировки и дальнейшего управления всеми техническими процессами. Он может применяться в составе большинства водяных систем, используемых для дальнейшего теплоснабжения; входит в необходимую комплектацию узлов, служащих для коммерческого и полноценного технологического учета всех требуемых жидкостей, газов и пара.
3. Датчики абсолютного давления. Сюда относятся интеллектуальные преобразователи, способные справиться с непрерывным измерением величин абсолютного и избыточного давления.
Такие приборы также являются незаменимыми помощниками в случаях, когда нужно одновременно узнать точное значение дифференциального или же гидростатического давления, определиться с величиной давления в разреженных, жидких или же газообразных средах, в которых находится насыщенный или перегретый пар.
Комплексное исполнение датчика давления позволяет использовать его по назначению. Такое устройство применяется в условиях низких и высоких температур, а также в наиболее агрессивных средах.
В каждой из отраслей хозяйства необходимость того или иного датчика определяется сугубо индивидуальным способом, а также реальной надобностью. Выбор прибора зависит от того, какие перед ним поставлены задачи, а также от текущих условий эксплуатации. Заказчик самостоятельно выбирает материал, требующийся для изготовления мембраны разделения, а также корпуса электронного блока.
Технические характеристики и преимущества
К ключевым техническим опциям интеллектуальных датчиков давления можно отнести следующие:
- измерение абсолютного, избыточного, дифференциального, гидростатического давления;
- универсальность использования – измеряемой средой может выступать морская вода, различные виды масел, дизельное топливо, керосин, газ, мазут;
- максимальная температура измеряемой среды — 120 градусов;
- диапазон температур окружающей среды – от -60 до +70;
- абсолютное давление – от 2,5 КПа до 16 МПа;
- избыточное давление – от 0,16 КПа до 100 МПа;
- погрешность измерения — от 0,1 до 0,5%;
- высокий уровень пыле- и влагозащищенности — IP54, IP67.
- межповерочный интервал составляет 5 лет;
- срок гарантии – 3 года.
Датчик давления имеет высокую точность измерений. Если осуществляется специальный заказ, погрешность не превышает 0,04%. Датчики хорошо показывают себя в широком диапазоне измерений, в процессе самодиагностики и перегрузки.
Интеллектуальный счётчик — это надежное средство измерения, которое отвечает заявленным метрологическим и технико-эксплуатационным параметрам, легко работает в агрессивной среде и при низких температурах.
Дополнительные плюсы – высокий уровень визуализации, простота использования, комфортный вывод информации на дисплее.
Своевременно узнав о превышении давления, можно спланировать действия для предотвращения серьезных проблем.
Устройство датчика давления
Датчик давления состоит из преобразующего элемента; элемента, воспринимающего давление; приемника давления; системы вторичной обработки цифрового сигнала и устройства вывода информации. Все это скрывается в общем корпусе, оснащенном цифровым дисплеем.
Методы измерения давления при помощи датчика:
- тензометрический – чувствительные комплектующие измеряют давление за счет чуткости элементов, которые жестко припаиваются к мембране;
- пьезорезистивный – основан на применении преобразователя давления (мембрана из монокристаллического кремния), находящегося в металло-стеклянном корпусе;
- емкостные преобразователи применяют метод изменения емкости конденсатора;
- резонансный – в основе лежат акустические или электромагнитные процессы;
- индуктивный – основан на постоянных вихревых потоках.
Области применения
Датчики можно использовать в следующих областях:
- медицинской сфере;
- пищевой промышленности;
- тепло- и водоснабжении;
- машиностроительном производстве, а также автомобильной промышленности;
- электронной промышленности, роботостроении.
Счетчики давления позволяют держать под контролем большинство производственных процессов, успешно применяются в важных социальных сферах. Без них невозможно представить нормальную жизнедеятельность.
Как выбрать
Для того чтобы избежать серьезных финансовых расходов и правильно подойти к выбору датчика давления, необходимо учесть несколько важных качественных характеристик:
- диапазон давления – для разных целей использования диапазоны могут резко отличаться друг от друга;
- точность осуществления измерений – в некоторых случаях требуется высочайший уровень точности, например, при разработке двигателей для гоночных автомобилей;
- температура является крайне важным и серьезным показателем, ведь приборы широко востребованы для тех устройств, которые используются в различных температурных диапазонах;
- качество выходного сигнала на данном приборе;
- принцип передачи информации о текущем давлении;
- удобство присоединения датчика давления к технологическому процессу;
- материал изготовления датчика – это существенно, если планируется использовать его в условиях высоких нагрузок;
- наличие сертификата качества, что делает применение датчика максимально безопасным;
- сроки доставки.
Учитывая соответствующие факторы, можно найти подходящий датчик давления, который прослужит максимально долгое время без поломок и прочих проблем. Важно лишь подобрать достойного производителя, имеющего нужную документацию и положительные отзывы, а также правильно произвести установку и начальную настройку.
Датчики измерения давления
О чем эта статья
Из чего состоят датчики давления? Классификация по принципу действия, принцип работы каждого типа датчиков, преимущества и недостатки каждого. Также вы узнаете, на что нужно обращать внимание при выборе датчиков давления. Производители и дилеры датчиков давления. Вы также можете посмотреть другие статьи. Например, «Датчики температуры» или «Абсолютная влажность воздуха».
Перейти к выбору и покупке датчиков давления
Датчик давления — это устройство, в котором выходные параметры зависят от давления исследуемой среды, будь то жидкость, газ или пар.
Современные системы не могут обойтись без точных приборов этого типа, они используются в системах автоматизации различных отраслей: энергетика, пищевая промышленность, нефтяная и газовая отрасль и многие-многие другие.
У нас в каталоге, есть раздел датчики давления с помощью которого, вы сможете выбрать и купить нужный вам датчик.
В состав любого датчика давления входит:
- первичный преобразователь давления с чувствительным элементом;
- различные по конструкции корпусные детали;
- схемы для повторной обработки сигнала.
Классификация датчиков давления по принципу действия
Оптические
Оптические датчики давления могут быть построены на двух принципах измерения: волоконно-оптическом и оптоэлектронном.
Волоконно-оптические
Волоконно-оптические датчики давления являются наиболее точными и 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.
Более подробно об волоконно-оптических датчиках давления можно почитать в этом PDF документе.
Оптоэлектронные
Датчики этого типа состоят из многослойных прозрачных структур. Через эту структуру пропускают свет. Один из прозрачных слоев может изменять свои параметры в зависимости от давления среды.
Есть 2 параметра, которые могут изменяться: первый это показатель преломления, второй это толщина слоя.
На иллюстрации показаны оба метода, изменение показателя преломления — рисунок а, изменение толщины слоя — рисунок б.
Понятно, что при изменении этих параметров будут меняться характеристики проходящего через слои света, это изменение будет регистрироваться фотоэлементом. Более подробно об оптоэлектронных датчиках давления можно почитать в этом PDF документе. К достоинствам датчика этого типа можно отнести очень высокую точность.
Магнитные
Другое название таких датчиков — индуктивные. Чувствительная часть таких датчиков состоит их Е-образной пластины, в центре которой находится катушка, и проводящей мембраны чувствительной к давлению. Мембрана располагается на небольшом расстоянии от края пластины. При подключении катушки, создается магнитный поток, который проходит через пластину, воздушный зазор и мембрану. Магнитная проницаемость зазора примерно в тысячу раз меньше магнитной проницаемости пластины и мембраны. Поэтому, даже небольшое изменение величины зазора влечет за собой заметное изменение индуктивности.
Емкостные
Имеет одну из наиболее простых конструкций. Состоит из двух плоских электродов и зазора между ними. Один из этих электродов представляет собой мембрану на которую давит измеряемое давление, вследствие, чего изменяется величина зазора.
То есть, по сути, этот тип датчиков представляет собой конденсатор с изменяющейся величиной зазора. А как известно емкость конденсатора зависит от величины зазора. Емкостные датчики способны фиксировать очень маленькие изменения давления.
Ртутные
Тоже очень простой измерительный прибор. Работает по принципу сообщающихся сосудов. На один из этих сосудов давить измеряемое давление. Давление определяется по величине ртутного столба.
Пьезоэлектрические
Чувствительным элементом датчиков этого типа является пьезоэлемент — материал, выделяющий эклектический сигнал при деформации (прямой пьезоэффект).
Пьезоэлемент находится в измеряемой среде, он будет выделять ток пропорциональный величине изменения давления.
Так как электрический сигнал в пьезоматериале выделяется только при деформировании, а при постоянном давлении деформирование не происходит, то этот датчик пригоден только для измерения быстро меняющегося давления.
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.
Частота резонатора и будет показывать величину, с которой давление давит на мембрану, а она в свою очередь давит на резонатор.
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.
Резистивные
По-другому этот тип датчиков называет тензорезистивный. Тензорезистор — это элемент, изменяющий свое сопротивление в зависимости от деформирования.
Эти тензоризисторы устанавливают на мембрану чувствительную к изменению давления. В итоге, при давлении на мембрану она изгибается и изгибает тензоризисторы, закрепленные на ней.
Вследствие чего, сопротивление на них меняется и меняется величина тока в цепи.
На какие параметры нужно обращать внимание при покупке датчиков давления
- Вид давления. Очень важно понимать какой вид давления необходимо измерять. Существует 5 типов: абсолютное, дифференциальное(относительное), вакуум, избыточное, барометрическое. Для лучшего понимания разницы между ними, рекомендуем прочитать статью «виды давления».
- Диапазон измеряемого давления.
- Степенью защиты прибора. В разных отраслях использования датчиков будут разные условия эксплуатации, для которых необходимы разные степени защиты от проникновения воды и пыли. Определитесь, какую степень защиты электроприбора нужно выбрать именно вам.
- Наличие термокомпенсации.
Температурные эффекты, такие как расширение материалов, могут наложить достаточно сильные помехи на выходные показания датчика. Если у вас происходят постоянное изменение температуры измеряемой среды, то термокомпенсация необходима. Обратите также внимание на границы температур.
Например, у датчика ST250PG2BPCF есть термокомпенсация в пределах от -40 до 100 градусов Цельсия.
- Материал. Материал может оказать решающую роль при использовании датчика в агрессивных средах, в таком случае необходим выбор материала с высокой коррозийной стойкостью.
- Вид выходного сигнала.
Важно определиться какой вид нужен вам. Аналоговый или цифровой? Если аналоговый, то какие диапазоны выходных сигналов и сколько проводов? Например, диапазоны могут быть 4…20 мА.
Производители и дилеры
В нашем каталоге представлены датчики давления, которые можно приобрести у следующих производителей и дилеров: Honeywell International, Компэл, Freescale Semiconductor, Inc, Omron Electronics LLC, ST Microelectronics, BD Sensors RUS.
Если вам понравилась статья нажмите на одну из кнопок ниже