Измерительные преобразователи давления

Различают следующие типы преобразователей давления:

o абсолютного давления, Р1 равно давлению вакуума (т.е. оно равно нулю), а Р2 – измеряемое давление;

o дифференциального давления, измеряют разность давлений Р1 и Р2. (Часто применяется для измерения расхода в расходомерах переменного перепада);

o избыточного давления, измеряют отклонения давления Р1, от атмосферного Р2, это отклонение может быть как больше нуля, так и меньше.

Наиболее простой прибор для измерения дифференциального давления газовых сред - жидкостный манометр.

При Р1=Р2 жидкость в трубках находится на одном уровне (отсутствует разность давления). При появлении разности давлений уровень жидкости в трубках становится разным. По разности уровней можно вычислить разность давлений.

В большинстве случаев автоматические измерительные преобразователи давления создаются на основе упругих чувствительных элементов – сильфонов и мембран. Сильфон можно соединить с движком потенциометра.

Мембрана присоединяется к кристаллу кварца, электроду конденсатора или дифференциальному трансформатору. Благодаря пьезоэлектрическому эффекту деформированный кварцевый кристалл генерирует разность потенциалов. Изменение емкости конденсатора, присоединенного к мембране, можно измерить каким-либо электрическим методом. Дифференциальный трансформатор выдает электрический сигнал пропорциональный перемещению мембраны.

В основе работы тензорезистора лежит эффект, заключающийся в изменении активного сопротивления проводниковых и полупроводниковых материалов при их механической деформации.

Характеристикой тензоэффекта является коэффициент тензочувствительности, который определяется как отношение изменения сопротивления к изменению длины проводника:

- коэффициент тензочувствительности,

где Е – модуль упругости, σ – механическое напряжение.

;

- относительное приращение сопротивления;

- относительное приращение длины.

Тензорезисторы бывают проводниковые и полупроводниковые (на основе металлов и сплавов).

Чувствительность полупроводниковых тензорезисторов в десятки раз превышает проволочные, но они уступают в прочности, гибкости, стабильности. Полупроводникам свойственно старение, хрупкость. Чтобы скомпенсировать нестабильность (при воздействии температуры, влажности, и т. д.) тензорезисторы необхолимо включать в дифференциальную мостовую схему.

Датчики приближения

Изменение электрических свойств элементов колебательных контуров при приближении к внешним объектам можно использовать для создания датчиков приближения. Эти датчики могут выдавать аналоговый сигнал, пропорциональный - но крайней мере в определенном диапазоне-— расстоянию до заданного объекта, или цифровой сигнал при достижении заданного порогового значения расстояния. Электрические датчики приближения используют следующие принципы:

Индуктивные датчики приближения работают на основе излучения высокочастотного электромагнитного поля обмоткой, которая входит в колебательный контур. Электромагнитное поле индуцирует в проводящем материале объекта вихревые токи. Когда объект, расстояние до которого контролируется, приближается к датчику (обычно на 2-30 мм), колебания начинают затухать. Изменение тока в колебательном контуре можно использовать для срабатывания полупроводникового ключа.

Емкостные датчики приближения содержат затухающий колебательный RC-контур. Емкость зависит от расстояния между обкладками конденсатора, их площади и свойств диэлектрика между ними. Датчик присоединен к одной из обкладок или к диэлектрику. Когда объект приближается к датчику, результирующее изменение емкости, а следовательно, и частоты колебаний, можно зафиксировать электрически и использовать для управления выключателем. Емкостный датчик может обнаружить объекты, которые не являются проводящими. Диапазон срабатывания для таких датчиков обычно лежит между 5 и 40 мм. Емкостные датчики можно использовать также для измерения силы и давления.

Магнитные датчики приближения опознают приближение объекта по изменению характеристик магнитного поля и не имеют подвижных частей. Принцип работы может базироваться на индуктивности, магнитном сопротивлении, магниторезистивном эффекте или эффекте Холла. Магниторезистивный эффект и эффект Холла обусловлены одним и тем же физическим явлением - сопротивление проводящего материала изменяется под воздействием внешнего магнитного поля. Если проводник с электрическим током подвергся воздействию магнитного ноля, его сопротивление увеличивается (магниторзистивный эффект). Кроме того, на противоположных сторонах этого проводника возникает разность потенциалов, которую можно измерить (эффект Холла). Проводник должен быть расположен так, чтобы магнитное поле было перпендикулярно направлению тока; разность потенциалов возникает вдоль оси, перпендикулярной и магнитному полю, и направлению тока. Геометрическая форма проводника выбирается так, чтобы максимальным был либо магниторезистивный эффект, либо эффект Холла. Датчики Холла часто выполняются из полупроводниковых материалов.

⇐ Предыдущая 1 2 345 6 7 8 9 10 Следующая ⇒