+7 (4812) 209-310 (многоканальный)
E-mail: info@orleks.ru

Преобразователи давления и силы

Преобразователь давления — это измерительный прибор, который предназначается для непрерывного, измерения давления различных жидких и газообразных сред, а также последующего преобразования полученных значений измерения в унифицированный выходной сигнал по току или напряжению. Полученный в результате измерения сигнал используется в качестве входного сигнала для аппаратуры систем автоматического регулирования, управления и контроля технологических процессов (Рисунок 1).

Преобразователь давления
Рисунок 1. Преобразователь давления.

Тензорезисторные преобразователи силы и давления получили широкое распространение как миниатюрные компактные устройства, которые способны из мерять силу и давление в диапазоне от нескольких Па до нескольких МПа. Невозможно автоматизировать производство, на котором используются жидкости, пастообразные смеси, газы под давлением без использования преобразователей давления и силы (Рисунок 2).

Преобразователи давления ЗАО«Орлэкс»
Рисунок 2. Преобразователи давления ЗАО «Орлэкс»

Применяются преобразователи давления на участках диспетчеризации, энергосбережения, учета и контроля распределения газа, тепла и нефтепродуктов. Преобразователи давления установлены на предприятиях энергетики, газо- нефтепереработки, легкой и тяжелой промышленности, на объектах коммунальных служб и т.д.

Преобразователи давления также известны как датчики давления.

Давление можно определить как единицу силы создаваемую на единицу площади поверхности. В системе СИ в качестве единицы измерения давления используется Паскаль (Па). Один Па равняется силе в один Ньютон (Н), приложенной на площадь в один метр квадратный (Па = Н / м2).

На практике-же, широко распространены и другие единицы измерения. Помимо «Па» наиболее распространены: «bar» (бар), «кгс/см2» (килограмм-сила на квадратный сантиметр) и «м.в.с.» (метры водяного столба), а также производные от них: «мбар» (миллибар), «кПа» (килопаскаль), «МПа» (мегапаскаль).

Преобразователи давления, в зависимости от вида измеряемого давления, подразделяют на:

  • Преобразователи избыточного давления – применяются для измерения давления, создаваемого какой-либо средой, относительно атмосферного давления. Это самый распространенный тип преобразователей давления, который применяется практически повсеместно, во всех отраслях промышленности. Особо распространены преобразователи избыточного давления в таких сферах, как: энергетика, ЖКХ, водоочистка, водоподготовка, системы отопления, вентиляции и кондиционирования, химическая и пищевая промышленность и т.д.
  • Преобразователи абсолютного давления – применяют для измерения давления, ксоздаваемого какой-либо средой относительно вакуума (абсолютного разряжения). Данный тип датчиков давления не так широко распространен. Используются Преобразователи абсолютного давления, в основном, в химической отрасли.
  • Преобразователи вакууметрического давления (разряжения) - эти датчики, напротив, измеряют уровень разряжения (вакуума) относительно уровня атмосферного давления. Вакуумные процессы, на сегодняшний день, нашли широкое применение во многих отраслях производства. Например, в пищевой промышленности при производстве продукции в вакуумной упаковке, в металлургии при производстве РТИ, и литья в вакууме, в автомобилестроении и др.
  • Преобразователи гидростатического давления – которые также называют гидростатическими уровнемерами – по сути являются разновидностью датчиков избыточного давления, в тех случаях, когда они применяются для измерения гидростатического уровня жидкостей. Преобразователь, по-сути, измеряет давление столба жидкости над ним.

На рисунке 3 изображена общая схема конструктивного строения преобразователя давления. Конструкция преобразователя давления может изменяться в зависимости от производителя прибора, типа использованного датчика, а также особенностей применения.

Конструктивное строение преобразователя давления
Рисунок 3. Конструктивное строение преобразователя давления.

Рассмотрим основные элементы более подробно:

1. Кабельный ввод – служит для герметичного ввода электрического кабеля в датчик. Обычно, используется ссальниковый ввод типа PG9, однако бывают и другие варианты присоединения такие, как PG16 и M20x1,5.

2. Клеммы – служат для подключения электрических проводов непосредственно к датчику. Большинство преобразователей давления используют для подключения 2х проводную схему с выходным сигналом от 4 до 20мА.

3. Плата питания / искорзащиты – данная плата распределяет электрическую энергию между всеми электронными компонентами датчика. Преобразователи во взрывобезопасном исполнении при помощи данной платы реализуют функцию искрозащиты. В недорогих датчиках давления, преобразовательная плата и плата питания, как правило, совмещены.

4. Корпус электроники – элемент датчика давления, в которой располагаются плата питания и преобразовательная плата.

5. Преобразовательная плата - одна из важнейших составляющих преобразователя давления. Она преобразует сигнал непосредственно от первичного сенсора в унифицированный электрический сигнал по току или по напряжению.

6. Корпус датчика – это основная механическая часть прибора, которая представляет собой «тело» преобразователя.

7. Провода и атмосферная трубка – провода - это кабельный шлейф, который соединяет преобразовательную плату и выводы сенсора. Атмосферная трубка используется в датчиках вакууметрического и избыточного давления для привязки чувствительного элемента к атмосферному давлению.

8. Технологическое соединение - применяется для физического подключения датчика к процессу, трубопроводу, аппарату или емкости. Наиболее распространено резьбовое манометрическое подсоединение G1/2" по стандарту DIN 16288 и резьба М20х1,5. Также, часто можно встретить соединения G1/4"и G1", а также фланцевые соединения. Существуют специальные санитарные соединения, например, в пищевой промышленности распространены: молочная гайка DIN 11851,DRD-фланец и хомуты Tri-clamp.

9. Сенсор давления, также называемый первичным преобразователем — это один из основных элементов любого преобразователя давления. Сенсор давления осуществляет преобразование в электрический сигнал действующего на него давления, полученный сигнал унифицируется затем на преобразовательной плате. Существует несколько способов преобразования давления в электрический сигнал. В промышленности используются емкостный, индуктивный и тензорезистивный методы преобразования. Однако, самым распространенным, на сегодняшний день, является тензорезистивный метод преобразования давления.

Тензорезистивный метод основан на таком явлении, как тензоэффект в металлах и полупроводниках. Тензорезисторы соединенные в мостовую схему Уитстона (Рисунок 4) изменяют свое сопротивление под действием давления, что приводит к разбалансированию моста. Разбаланс прямо пропорционально зависит от степени деформации резисторов и, соответственно, от приложенного давления.

Мост Уитстона
Рисунок 4. Мост Уитстона.

На рынке существует 4 основных типа сенсоров, принцип действия которых основан на тензорезистивном методе преобразования:

1. Толстопленочные сенсоры на металической/керамической мембране - один из самых дешевых типов сенсоров, применяется для производства недорогих преобразователей давления неагрессивных сред, таких, как воздух, вода или пар.

2. Тонкопленочные сенсоры на стальной мембране - разработанные специально для применения в преобразователях высокого, давления более 100 бар. Они обладают хорошей линейностью и повторяемостью при работе с высоким давлением.

3. Керамические тензорезистивные сенсоры – данный вид сенсоров применяется для высокоточного измерения давления сред, не агрессивных по отношению к материалу керамики, исключая пищевые продукты и вязкие среды. Самый распространенный тип датчиков давления.

4. Кремниевые тензорезистивные сенсоры – применяются, обычно, совместно с защитной разделительной мембраной из нержавеющей стали. Обладают высокой точностью измерения давления различных сред. Использование в данном типе сенсоров сварной разделительной мембраны из нержавеющей стали позволяет применять их в пищевой промышленности и для вязких сред.

Назад

© ORLEKS.RU - датчики давления, 2017

WebCanape - быстрое создание сайтов и продвижение

Яндекс.Метрика

Главная | Карта сайта | Обратная связь

Тел/факс: +7 (4812) 209-310
e-mail: info@orleks.ru