1.4 Датчики давления

Приборы для измерения давления - манометры - можно разбить на три группы. Первую группу составляют жидкостные манометры. Эти приборы имеют два сообщающихся сосуда, заполненных жидкостью. На поверхность жидкости в одном сосуде действует измеряемое давление. Это изменяет уровень жидкости в другом сосуде. Разность уровней h пропорциональна разности давлений p1-p2 действующих в сосудах:

, (1)

где - плотность жидкости;

g - ускорение свободного падения.

Ко второй группе относятся пружинные манометры. В этих манометрах измеряемое давление подается на манометрическую пружину и деформирует её на величину (перемещение), пропорциональную давлению. В качестве манометрической пружины используются сильфон, мембрана или трубчатая пружина (трубка Бурдона). Деформация пружины с помощью преобразователя перемещения преобразуется в электрическую величину. В данном курсовом проекте, для создания датчика давления, используется именно этот метод.

Работа манометров третьей группы основана на изменении свойств газа (плотности, теплопроводности, ионизационного тока и т.д.) под действием давления. Изменение свойств газа преобразуется в измерение электрической величины. Манометры этой группы в основном служат для измерения абсолютного давления и с успехом применяются для измерения в вакууме.

Следует иметь в виду, что все преобразователи давления измеряют разность двух давлений, воздействующих на измерительную мембрану (чувствтельный элемент) датчика. Одно из этих давлений -- измеряемое, второе -- опорное, то есть давление, относительно которого происходит отсчет измеряемого. В зависимости от того, какое давление является опорным, все преобразователи относятся к одному из следующих видов.

Преобразователи абсолютного давления ДА. Опорное давление -- вакуум. Воздух из внутренней полости сенсора (чувствительного элемента) откачан. Частным случаем преобразователей абсолютного давления являются барометры -- приборы для измерения атмосферного давления.

Преобразователи избыточного давления ДИ. Опорное давление -- атмосферное, т.е. вторая сторона мембраны соединена с атмосферой.

Преобразователи вакууметрического давления (разрежения) ДВ. Как и в предыдущем случае, опорное давление -- атмосферное. Однако измеряемое давление меньше атмосферного (разрежение относительно атмосферы).

Преобразователи давления-разрежения ДИВ. Сочетание преобразователей ДИ и ДВ. Измеряют как давление, так и разрежение. Следует отметить, что в современных интеллектуальных преобразователях применяются сенсоры, работающие как в области разрежения, так и избыточного давления.

Преобразовали дифференциального давления (разности давлений) ДД. В данном случае давление подается на обе стороны мембраны, а выходной сигнал зависит от разности давлений.

Преобразователи гидростатического давления ДГ. Измеряют давление столба жидкости, зависящее только от его высоты и от плотности самойжидкости. Давление Р вычисляется по формуле:

Р = р*g*h, (2)

где g -- ускорение свободного падения;

p -- плотность;

h -- уровень жидкости.

При измерении гидростатического давления (уровня жидкости) используются два вида преобразователей давления: погружного исполнения и фланцевого монтажа.

Преобразователи давления погружного исполнения выполнены в виде металлического зонда со специальным кабелем длиной до 25 м и предназначены для использования в открытых резервуарах. Опорное давление -- атмосферное. Подается через капилляр, встроенный в кабель. Их достоинством является то, что не требуется врезка в боковую стенку резервуара.

Преобразователи давления фланцевого монтажа устанавливаются на боковой стенке вблизи дна резервуара. Опорное давление -- давление над жидкостью. Фактически, это преобразователи ДД. Их преимущество -- возможность измерения уровня в закрытых резервуарах с давлением наддува, отличного от атмосферного.