Датчики давления

  • 04 окт. 2012 г.
  • 1632 Слова
Введение

Датчик давления — устройство, физические параметры которого изменяются в зависимости от давления измеряемой среды (жидкости, газы, пар). В датчиках давление измеряемой среды преобразуется в унифицированный пневматический, электрический сигналы или цифровой код. Датчик давления состоит из первичного преобразователя давления, в составе которого чувствительный элемент и приемник давления,схемы вторичной обработки сигнала, различных по конструкции корпусных деталей и устройства вывода. Основным отличием одних приборов от других является точность регистрации давления, которая зависит от принципа преобразования давления в электрический сигнал: тензометрический[->0], пьезорезистивный, емкостной, индуктивный, резонансный, ионизационный.


Принципы реализации
сигнал датчик давлениеТензометрический метод: чувствительные элементы датчиков базируются на принципе измерения деформации тензорезисторов[->1], припаянных к титановой мембране, которая деформируется под действием давления.
Пьезорезистивный метод: основан на интегральных чувствительных элементах из монокристаллического кремния. Кремниевые преобразователи имеют высокую временную и температурную стабильности. Для измерения давлениячистых неагрессивных сред применяются, так называемые, Low cost — решения, основанные на использовании чувствительных элементов либо без защиты, либо с защитой силиконовым гелем. Для измерения агрессивных сред и большинства промышленных применений используется преобразователь давления в герметичном металло-стеклянном корпусе, с разделительной диафрагмой из нержавеющей стали, передающей давлениеизмеряемой среды посредством кремнийорганической жидкости.
Ёмкостной метод: ёмкостные преобразователи используют метод изменения ёмкости[->2] конденсатора[->3] при изменении расстояния между обкладками. Известны керамические или кремниевые ёмкостные первичные преобразователи давления и преобразователи, выполненные с использованием упругой металлической мембраны. При изменении давления мембрана сэлектродом деформируется и происходит изменение емкости. В элементе из керамики или кремния, пространство между обкладками обычно заполнено маслом или другой органической жидкостью. Недостаток — нелинейная зависимость емкости от приложенного давления.
Резонансный метод: в основе метода лежат волновые процессы: акустические или электромагнитные. Это и объясняет высокую стабильность датчиков и высокиевыходные характеристики прибора. К недостаткам можно отнести индивидуальную характеристику преобразования давления, значительное время отклика, невозможность проводить измерения в агрессивных средах без потери точности показаний прибора.
Индуктивный метод: основан на регистрации вихревых токов (токов Фуко)[->4]. Чувствительный элемент состоит из двух катушек, изолированных между собой металлическим экраном.Преобразователь измеряет смещение мембраны при отсутствии механического контакта. В катушках генерируется электрический сигнал переменного тока таким образом, что заряд и разряд катушек происходит через одинаковые промежутки времени. При отклонении мембраны создается ток в фиксированной основной катушке, что приводит к изменению индуктивности[->5] системы. Смещение характеристик основной катушки даетвозможность преобразовать давление в стандартизованный сигнал, по своим параметрам прямо пропорциональный приложенному давлению.
Ионизационный метод: в основе лежит принцип регистрации потока ионизированных частиц. Аналогом являются ламповые диоды. Лампа оснащена двумя электродами: катодом и анодом, — а также нагревателем. В некоторых лампах последний отсутствует, что связано с использованием болеесовершенных материалов для электродов. Преимуществом таких ламп является возможность регистрировать низкое давление — вплоть до глубокого вакуума с высокой точностью. Однако следует строго учитывать, что подобные приборы нельзя эксплуатировать, если давление в камере близко к атмосферному. Поэтому подобные преобразователи необходимо сочетать с другими датчиками давления,...
tracking img