Принцип действия напоромеров заключается в сбалансировании давления с помощью чувствительного элемента - герметичной мембранной коробки и ее силами упругой деформации.
Корпус напоромера имеет пластмассовый, со встроенным стеклянным экраном, который предназначен для удобного фиксирования измерительных данных, то есть показаний. Такой внешний вид не случаен, он увеличивает время эксплуатации прибора, особенно когда его используют в агрессивных средах или помещениях имеющих повышенную влажность воздуха.
Внутреннее устройство напоромера, также как и его модификаций, состоит из специальной мембранной коробки и тяг, которые передают усилие давление измеряемого вещества на стрелку, а та уже выводит данные на шкалу циферблата.
Во время работы, напоромеры не должны подвергаться сильным перегрузкам, значение которых превышает больше чем 25% от верхнего измеряемого предела. Их используют при утопленном щитовом монтаже. Цель их использования – непосредственный отсчет давления некристаллизующихся, устойчивых к различным сплавам сред в природных условиях, обусловленных климатом средней полосы.
Принцип работы электрических приборов давления.Электрические манометры
В отличие от первичных приборов давления и приборов со встроенными преобразователями (давление — перемещение — унифицированный электрический сигнал) существуют электрические приборы давления, в чувствительных элементах которых происходит прямое преобразование давления в электрический измерительный сигнал.
Рассмотрим электрические манометры, принцип действия которых основан на зависимости электрического сопротивления веществ от измеряемого давления. Их называют тензопреобразователями. Тензопреобразователи изготовляют из полупроводников, константана, платины, сплавов меди и никеля. В приборах давления их используют в качестве чувствительных элементов, механически соединенных с мембраной или пружиной прибора, которая деформируется под действием измеряемого давления. В промышленности получили распространение приборы для измерения давления «Сапфир» (рис. 5, а), в которых в качестве чувствительного элемента служитсапфировая мембрана с напылёнными полупроводниковыми сопротивлениями. Тензопреобразователи из полупроводников по сравнению с металлическими обладают большей чувствительностью, малыми размерами и массой. Измерительная схема приборов «Сапфир» (рис. 5, 6) представляет собой электрический мост, в плечи которого установлены теизопреобразователи 3, располагаемые симметрично на мембране 2, воспринимающей измеряемое давление. Сигнал небаланса моста усиливается, и на выходе преобразоварис. 5, а) получается унифицированный токовый сигнал (0-5 мА при сопротивлении нагрузки до 2,5 кОм). Приборы «Сапфир» выпускают следующих модификаций: манометры ДА, вакуумметры ДВ, дифманометры ДИ.
Для измерения высоких давлений (до 1000 МПа) применяют тензопреобразоеатели из манганина. В приборах для измерения Давления чувствительные элементы из этого материала выполняют в виде катушек. Сопротивления катушек под давлением определяют с помощью мостовых измерительных схем, а при необходимости точных измерений — потенциометрами. Недостатками приборов «Сапфир» являются необходимость индивидуальной градуировки и зависимость показаний прибора от температуры измеряемого объекта. Из-за последнего недостатка приходится вводить в измерительную схему приборов с тензопреобразователями устройства термокомпенсации. Принцип действия других электрических приборов для измерения давления основан на использовании пьезоэлектрического эффекта. Эффект связан с появлением электростатических зарядов на гранях кристаллов кварца при их деформации вдоль оси перпендикулярно этим граням. Кристаллы выполняют в виде двух пластин, механически соединенных с мембраной, на которую воздействует измеряемое давление. Пьезокварцевые манометры позволяют измерять давление до 100 МПа и широко применяются при измерении циклически меняющихся давлений большой частоты. Чувствительность таких преобразователей можно повысить, используя большее количество кварцевых пластин, увеличивая активную площадь мембраны или удлиняя пластину. Недостатками пьезокварцевых манометров является низкая точность измерения статического давления из-за утечки электрического заряда, а достоинством их — низкая температурная погрешность.
Жидкостной дифманометр– это прибор, в котором перепад давления измеряется величиной гидростатического столба жидкости, уравновешивающего перепад. К жидкостным относятся трубные (U-образные), поплавковые, колокольные и кольцевые дифманометры.
Колокольный дифманометр представляет собой колокол, погружённый в жидкость и перемещающийся под влиянием разности давлений внутри (большее) и снаружи (меньшее) колокола.
Противодействующая измеряемому давлению сила создаётся утяжелением колокола (гидростатическое уравновешивание) или деформацией пружины, на которой подвешивается колокол (механическое уравновешивание).
Действие двухтрубного дифманометра (u-образный дифманометр) основано на использовании сообщающихся сосудов, заполненных жидкостью, столб которой одновременно является гидравлическим затвором и создаёт гидростатическое давление, противодействующее измеряемому. Один конец U-образной трубки, заполненной жидкостью, соединяют с замкнутым пространством, в котором надо измерить избыточное давление, а второй остаётся открытым (под барометрическим давлением).
Разность уровней жидкости в трубках показывает избыточное давление. Величина перемещения жидкости в трубке однотрубного Д. прямо пропорциональна измеряемому перепаду давлений и зависит от соотношения квадратов диаметров или площадей сечения трубки и сосуда.
Деформационные дифференциальные манометры для измерения перепада давления и расхода жидкости.
Деформационные манометры. Измеряемое давление или разность давлений определяется по деформации упругих чувствит. элементов: трубчатых манометрич. пружин - одно - и двухвитковых, S-образных, винтовых, геликоидальных, спиральных; плоских и гофрированных мембран; мембранных коробок; сильфонов; цилиндрич. трубок и стаканов. Под действием давления деформируется сечение пружины и происходит перемещение ее своб. конца, преобразуемое передаточным механизмом в перемещение стрелки, к-рая показывает давление по шкале. Конструктивно дифманометр состоит из двух частей-сильфонного блока и показывающей части. Сильфонный дифманометр. Принцип действия основан на использовании деформации упругой системы (сильфоны, цилиндрические пружины, торсионная трубка) при воздействии на нее измеряемого перепада давления. Механизм показывающей части собран в круглом корпусе диаметром и представляет собой трибко-секторный механизм, на оси которого установлена показывающая стрелка. В мембранных дифманометрах мембрана под воздействием давления прогибается, и по размеру прогиба происходит определение измеряемого давления.
Измери? тельный преобразова? тель — техническое средство с нормативными метрологическими характеристиками, служащее для преобразования измеряемой величины в другую величину или измерительный сигнал, удобный для обработки, хранения, дальнейших преобразований, индикации и передачи, но непосредственно не воспринимаемый оператором. ИП или входит в состав какого-либо измерительного прибора (измерительной установки, измерительной системы и др.), или применяется вместе с каким-либо средством измерений.
Классификация
По характеру преобразования:
Аналоговый измерительный преобразователь — измерительный преобразователь, преобразующий одну аналоговую величину (аналоговый измерительный сигнал) в другую аналоговую величину (измерительный сигнал);
Аналого-цифровой измерительный преобразователь — измерительный преобразователь, предназначенный для преобразования аналогового измерительного сигнала в цифровой код;
Цифро-аналоговый измерительный преобразователь — измерительный преобразователь, предназначенный для преобразования числового кода в аналоговую величину.
По месту в измерительной цепи:
Первичный измерительный преобразователь — Первичный измерительный преобразователь - измерительный преобразователь, на который непосредственно воздействует измеряемая физическая величина. Первичный измерительный преобразователь является первым в преобразователем в измерительной цепи измерительного прибора;
Датчик — конструктивно обособленный первичный измерительный преобразователь;
Детектор — датчик в области измерений ионизирующих излучений;
Промежуточный измерительный преобразователь — измерительный преобразователь, занимающий место в измерительной цепи после первичного преобразователя.
По другим признакам:
Передающий измерительный преобразователь — измерительный преобразователь, предназначенный для дистанционной передачи сигнала измерительной информации;
Масштабный измерительный преобразователь — измерительный преобразователь, предназначенный для изменения размера величины или измерительного сигнала в заданное число раз.
По принципу действия ИП делятся на генераторные и параметрические.
Тензорезисторные передающие преобразователи.
Тензорезистор (от лат. tensus — напряжённый и от резистор) — резистор, сопротивление которого изменяется в зависимости от его деформации[1]. Тензорезисторы используются в тензометрии. С помощью тензорезисторов можно измерять деформации механически связанных с ними элементов.[2], Тензорезистор является основной составной частью тензодатчиков, применяющихся для косвенного измерения силы, давления, веса, механических напряжений, крутящих моментов и пр.
Принцип действия
Принцип действия хорошо проиллюстрирован на картинке за одним небольшим замечанием - в реальности изменения сопротивления весьма малы и требуют прецизионных усилителей или АЦП. Он заключается в изменении электрического сопротивления проводников и полупроводников при их механической деформации.
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 |
