Датчик избыточного давления принцип действия: Как правильно выбрать преобразователь давления

Как правильно выбрать преобразователь давления

Давление, эта важнейшая после температуры физическая величина, является определяющей во многих технологических процессах.

Преобразователи давления предназначены для измерений и непрерывного преобразования давления в унифицированный выходной сигнал постоянного тока, напряжения или в цифровой сигнал.

Используются датчики в регуляторах и других устройствах автоматики в системах автоматического контроля, регулирования и управления технологическими процессами в системах водообработки, отопления, вентиляции и кондиционирования; гидравлических системах, холодильной технике, расходомерах и счетчиках; дизельных двигателях; тормозных системах; уровнемерах, в испытательных стендах и т.д.

Индустриальные измерения и контрольно-измерительная аппаратура применяются во всех областях промышленности — от атомной до пищевой и фармакологической; соответственно, везде нужны и преобразователи давления и преобразователи уровня.

Принцип действия датчиков основан на упругой деформации чувствительного элемента (сенсора), на который нанесены полупроводниковые тензорезисторы, включенные по схеме моста Уинстона. Измеряемое давление подводится через штуцер в рабочую полость датчика и вызывает деформацию диафрагмы. Это приводит к изменению геометрии резисторов, находящихся с ней в тесной механической связи и изменению их сопротивления. Происходит преобразование приложенного давления (механический вход) в изменение сопротивления (электрический выход).

Мы предлагаем следующий алгоритм, чтобы правильно подобрать датчик для Вашего применения:

1. Тип измеряемого давления

Преобразователи давления измеряют разность двух давлений, воздействующих на измерительную мембрану (чувствительный элемент) датчика. Одно из этих давлений — измеряемое, второе — опорное, то есть то давление, относительно которого происходит отсчет измеряемого. В зависимости от вида опорного давления все датчики разделяются на следующие виды:

Практически все наши преобразователи давления имеют модификации для измерения как абсолютного так и избыточного (в том числе разряжения) давлений. Подробнее Вы можете ознакомиться в разделе продукция/преобразователи давления.

Преобразователи абсолютного давления
Предназначены для измерения величины абсолютного давления жидких и газообразных сред. Опорное давление — вакуум. Воздух из внутренней полости чувствительного элемента датчика откачан. Например, барометр –частный случай датчика абсолютного давления.

Минимальный доступный у нас для заказа диапазон абсолютного давления с погрешностью 0,1%ВПИ — это 0…50мбар (0…5кПа). Описание на датчик 41X Вы можете увидеть здесь.

Преобразователи избыточного (относительного) давления
Предназначены для измерения величины избыточного давления жидких и газообразных сред. Опорное давление — атмосферное; таким образом, одна сторона мембраны соединена с атмосферой.

Преобразователи дифференциального (разности, перепада) давления
Предназначены для измерения разности давления среды и используются для измерения расхода жидкостей, газа, пара, уровня жидкости. Давление подается на обе стороны мембраны, а выходной сигнал зависит от разности давлений.

В нашей линейке предствалены датчики

• PD-33X — отличительной особенностью является высокая точность измерения перепада давления, а также возможность исполнения для значений опорного давления до 600бар. При этом измеряемый перепад может составлять всего 0…0,2 бар
• PRD-33X — эти датчики уникальны способностью выдерживать перегрузки по давления и с положительной и с отрицательной стороны. При диапазоне измерений 0…0,350мбар перегрузка может составлять 35 бар!
• PD-39X — эти датчики давления имеют особенную конструкцию с двумя сенсорами абсолютного давления. Это обеспечивает повышенную надежность и стойкость к перегрузкам, однако применимы данные датчики только в условиях, когда перепад давления одного порядка с опорным давлением в линии.
• PD-41X — это сверхчувствительные датчики для измерения перепада давления. минимальный диапазон — это 0…0,5кПа. Это идеальное решения для измерения малых скоростей потока. Дифференциальный преобразователь PD-41X подходит только для неагрессивных газов.

Преобразователи гидростатического давления (преобразователи уровня)
Предназначены для преобразования гидростатического давления контролируемой среды в сигнал постоянного тока. Измеряют давление столба жидкости, зависящее только от его высоты и от плотности самой жидкости. Изменение атмосферного давления компенсируется при помощи капиллярной (дыхательной трубки)

Преобразователи вакууметрического давления (разряжения)
Предназначены для измерения величины вакуумметрического давления жидких и газообразных сред. Опорное давление в этих датчиках также атмосферное. Однако, в отличие от датчиков избыточного давления, измеряемое давление меньше атмосферного, т.е. существует разрежение относительно атмосферы.

Преобразователи избыточного давления-разряжения
Представляют собой сочетание датчиков избыточного и вакуумметрического давлений, т.е. измеряют как давление, так и разрежение, например -1…6 бар. У нас Вы можете заказать абсолютно любой такой диапазон в пределах максимального диапазона измерений конкретного датчика.

2. Среда использования датчика

Для надежной работы датчиков необходимо выбирать материалы элементов, контактирующих с измеряемой средой (мембран, фланцев, кабеля и уплотнительных колец) химически стойкими к этим средам. Например, для различных сред эксплуатации материалом мембран сенсоров может быть нержавеющая сталь, титан, титановый сплав, хастеллой, керамика, Kynar и др. Материал кабеля особенно актуален для погружных гидростатических датчиков давления. Для питьевой воды идеально подойдет полиэтиленовый PE кабель, для не агрессивных промышленных сред полиуретановый PUR. Если же Вы собираетесь использовать датчик в топливе или агрессивной жидкости, то оптимальным решением будет термопластичный эластомер (Hytrel) или тефлон (PTFE). Все эти материалы мы используем и предлагаем в своих модификациях датчиков Келлер.

3. Климатическое исполнение

Преобразователи давления также отличаются по климатическому исполнению. Следует обращать внимание на климатические условия (температура окружающей среды, влажность, прямое попадание воды и солнечных лучей) в месте установки датчика. Они должны соответствовать тем, на которые он рассчитан. Причем очень важно различать две температуры, которые могут оказывать влияние на наш датчик: температура окружающей среды и температура измеряемой среды. Наши преобразователи давления могут работать в условиях окружающей и измеряемой среды от -55 до 150С. Специальные исполнения преобразователей давления способны работать при температурах среды до +300С.

4. Выходной сигнал

Рассмотрим основные типы:

• Аналоговый выходной сигнал. На выходе из датчика мы имеем непрерывный линейный сигнал по току или по напряжению, который мы можем регистрировать самыми простыми приборами, даже обычным бытовым тестером. 4…20 mA — это самый распространенный выходной сигнал для датчиков во всем мире, также популярными аналоговыми сигналами являются 0…10В, 0,5…4,5В и другие.
• Цифровой выходной сигнал. На сегодняшний день существует огромное множество различных цифровых сигналов и отдельно останавливаться на них мы не будем. Пожалуй, самым широко используемым является интерфейс RS485 протокол MODBUS. Это открытый протокол, который позволяет объединить в систему до 128 устройств с максимальным расстоянием между ними 1300м.
• Ратиометрический выходной сигнал. Этот сигнал используется пока достаточно редко, особенно в нашей стране, но с каждым днем он набирает все большую популярность. Особенностью ратиометрического выходного сигнала является зависимость значения сигнала от напряжения питания. Т.е. мы можем говорить, что этот сигнал является безразмерным и представляет собой ничто иное как процентное отношение сигнала питания. Обычно, про датчик с ратиометрическим выходным сигналом говорят 0,5…4,5В ратиометрический (ratiometric), на самом же деле 0,5…4,5В мы имеем только при условии стабильного напряжения питания 5В, поэтому правильно с физической точки зрения говорить: 0,5В/5В…4,5В/5В. Если же напряжение питания изменится, то пропорционально ему изменится и выходной сигнал.

Тип выходного сигнала прежде всего зависит от уже имеющегося оборудования и стоящей перед Вами задачи. Для этого необходимо изучить входы, которые имеют используемые контроллеры, приборы, машины или регуляторы. Все перечисленные сигналы мы используем в наших датчиках давления, а также и многие другие.

Для автономных приборов мы бы посоветовали использовать датчики с цифровым интерфейсом I2C с данными датчиками Вы можете ознакомиться здесь. Если же Вам не удобно работать с цифровым выходом, то лучше использовать датчики с минимальным напряжением питания например 3,5V — это датчики 33X или 5V — это датчики 21Y.

5. Точность измерений

Преобразователи давления имеют различные метрологические характеристики (классы точности) – обычно от 0,05% до 0,5%. Особо точные датчики используются на важных объектах в различных отраслях промышленности. Опционально датчики серии 33x могут иметь основную погрешность до 0,01% ВПИ (доступно только для диапазонов >10 бар).

На рисунке представлен датчик без температурной компенсации и с температурной компенсацией осуществляемой по специальным алгоритмам микропроцессором в преобразователях давления Келлер.

Особое внимание следует уделять стабильности датчиков давления. Ведь даже очень точный датчик спустя нескольких часов работы при температурных циклах в широком диапазоне начинает давать дополнительную погрешность более 0,5%ВПИ. Что говорить, если эти циклы будут продолжаться месяцами и даже годами!

Некоторые виды датчиков давления имеют взрывозащищенное исполнение. Эти модели могут успешно использоваться для определения давления на взрывоопасных объектах с присутствием взрывчатых и легко воспламеняющихся газов и жидкостей. В линейке Келлер представлены как преобразователи с искробезопасной цепью, так и преобразователи со взрывонепроницаемой оболочкой.

Преобразователи давления относятся к измерительной технике и должны проходить обязательные сертификационные испытания. После этого они утверждаются и вносятся в Госреестр средств измерений.

Надеемся, что данный материал поможет Вам лучше ориентироваться при выборе преобразователей давления.

Вы также можете подобрать решение, которое будет актуально именно для Вашей задачи с помощью наших специалистов. Заявку на подбор можно отправить любым удобным Вам способом: через форму обратной связи, по электронной почте [email protected] или же по телефону 8 (800) 777 18 50. 

Датчики избыточного давления

Для чего нужен датчик избыточного давления

Датчик (преобразователь) избыточного давления рассчитан на непрерывную работу и контроль образования избыточного давления жидких или газовых сред в трубопроводах, турбинах, а также различных устройствах и механизмах, поэтому большинство приборов такого типа имеют маркировку ДИ. Избыточное давление представляет собой положительную разность между измеряемой величиной и барометрическим (атмосферным) давлением.

Датчик (преобразователь) избыточного/относительного давления преобразует текущее значение избыточного давления рабочей среды в аналоговый сигнал постоянного тока. Большинство устройств такого типа имеют компактную и простую конструкцию. Датчики (преобразователи) давления воздуха (газов) или воды (жидкостей) состоят из чувствительного элемента, штуцера и корпуса, в верхней части которого находится кабельный ввод. Также внутри корпуса находится плата преобразователя. Измеряемая среда герметизируется штуцером, металлической мембраной чувствительного элемента, а также уплотнителем.

Датчики (преобразователи) давления жидкости обычно имеют коррозионностойкое исполнение. Корпус изготавливается из алюминиевого сплава с особым покрытием или из стали; прочие элементы устройства, контактирующие с измеряемой средой, также изготавливаются из материалов с высокой стойкостью к коррозии, например, штуцер — из нержавеющей стали, а мембрана — из титанового сплава. Устройства, работающие в контакте с взрывоопасными средами (нефтепродуктами, маслами, некоторыми газами) имеют взрывозащищенное и искробезопасное исполнение.

Принцип работы датчиков относительного избыточного давления

Датчики (преобразователи) избыточного/относительного давления работают по следующему принципу. Рабочая среда контактирует с металлической мембраной, передавая ей импульс, равный измеряемому давлению и вызывая ее прогиб. С другой стороны на датчик (преобразователь) давления воздуха или других газов и жидкостей, а точнее, на его мембрану воздействует атмосферное давление окружающей среды. Мембрана соединяется с чувствительным элементом, и дополнительным тензорезистором. Деформация мембраны, равная избыточному давлению, вызывает пропорциональное изменение их сопротивления и дисбаланс мостовой схемы, объединяющей тензорезисторы между собой. На выходе мостовой схемы датчика (преобразователя) избыточного давления сигнал преобразуется в токовый, передавая данные на табло или циферблат устройства.

В каких отраслях нужны измерения избыточного давления

Сфера применения датчиков (преобразователей) давления жидкостей или газа довольно широка. Они используются для измерения давления в компрессорных установках, в частности, в системах кондиционирования и вентилирования, а также системах пожаротушения, горячего и холодного водоснабжения и некоторых других.

Датчики (преобразователи) избыточного/относительного давления Вы можете купить в Санкт-Петербурге (СПб), Москве, Казани, Нижнем Новгороде, Челябинске, Новосибирске, Екатеринбурге, Самаре, Омске, Уфе, Ростове, Перми, Воронеже, Волгограде и других городах России. 

Достойная альтернатива датчикам избыточного, относительного давления Бд Сенсорс (Bd Sensors), Данфосс (Danfoss), Вика (Wika), Келлер (Keller), Аплисенс (Aplisens). 

Датчики давления компании Smartec

Датчики давления компании Smartec

Принцип работы

Датчики давления основаны на принципе изгиба мембраны, вызванном давлением жидкости или газа. На мембрану нанесен очень тонкий проводящий экранированный слой, который повторяет изгибы мембраны. Этот прогиб можно измерить двумя разными способами:

• Проводящий (и резистивный) слой на мембране и опорный слой в корпусе датчика образуют конденсатор, деформация его обкладок вызывает изменение  емкости, которое может быть измерено
• Сопротивление проводящих слоев изменяется при изгибе мембраны. Специальная механическая компоновка из четырех резистивных структур образовывает устойчивый мост Уитстона, сопоставимый с классическими тензометрическими датчиками

На практике широко используются оба способа измерения давления. Линейка датчиков давления Smartec основана на резистивной структуре, экранированной на мембране.

Изгиб мембраны (а также слоя) очень мал (

В общем случае экранированные резисторы также чувствительны к температуре, что приводит к необходимости компенсации температурных эффектов.

Типы датчиков давления

Мембрана изогнется, если есть разница давления с обеих её сторон. Существует три типа датчиков: относительного давления, абсолютного давления и дифференциального давления. У каждого типа есть конкретная областью применения.

Вкратце:

• Датчик относительного давления измеряет разность давления среды и атмосферного давления, поэтому одна сторона мембраны всегда сообщается с атмосферой
• Датчик абсолютного давления измеряет разность давления среды и вакуума, поэтому в подмембранном объеме создается вакуум
• Дифференциальный датчик давления измеряет разность между двумя приложенными давлениями

Датчик относительного давления

На рисунке показана схема датчика относительного давления. С одной стороны  мембраны находятся жидкость или газ под давлением, которое должно быть измерено, а с другой давление на мембрану равно атмосферному. Это означает, что измеренное давление соотносится с атмосферным. Такое отверстие, соединяющее подмембранный объем с атмосферой, обычно называют вентиляционным.

Принцип работы датчика относительного давления

Единственным интерфейсом между «внешним миром» и находящейся под давлением средой является мембрана. Если эта мембрана повреждена (например, из-за ударного давления), сторона под давлением непосредственно соединяется с вентиляционным отверстием, начинается выброс газа или жидкости, что может привести к опасной ситуации. Для измерения давления опасных газов этот тип датчика не используется, вместо этого применяют датчики абсолютного типа.

Все датчики относительного давления имеют вентиляционное отверстие, которое соединяет одну сторону мембраны с атмосферой. Если это отверстие закрыто или забито из-за загрязнения, могут возникнуть ошибки считывания. Если этот тип датчиков установлен в прочный корпус, вентиляционное отверстие должно всегда оставаться открытым.

Типичное применение датчиков такого типа – измерение давления в шинах.

Датчики абсолютного давления

Данный тип не имеет вентиляционного отверстия, а в подмембранном объеме создан вакуум. На рисунке показан принцип датчика абсолютного давления.

Принцип работы датчика абсолютного давления

Очень сложно создать такую «камеру» с абсолютным вакуумом (фактически она и не существует). Однако давление в вакуумной контрольной камере датчиков Smartec очень низкое (25.10^-3 торр или 5.10^-4 PSI).

Для предотвращения возмущающих эффектов от различий в температурах в «почти» вакуумной камере, вакуум должен быть высоким. При нагревании давление в вакуумной камере будет увеличиваться.

Такие датчики подходят для использования во взрывоопасных зонах. Корпус может быть полностью закрыт и установлен, например, в резервуар под давлением. На случай образования трещин в мембране (например, из-за ударного давления), к среде подключена только вакуумная камера. При повреждении датчика не возникнет опасной ситуации. Особым типом датчика абсолютного давления является барометрический датчик. Этот датчик можно рассматривать как абсолютный с ограниченным диапазоном. В принципе, этот диапазон составляет от примерно 1 до 0 Бар. Но для большего разрешения барометрические датчики рассчитаны на диапазон 1 — 0.8 Бар и обычно используются для измерения атмосферного давления.

Данный тип датчиков используется, например, для измерения давления в газобаллонном оборудовании топливных систем автомобилей.

Датчики дифференциального давления

Дифференциальный датчик имеет входы на каждую сторону мембраны, один для положительного давления, а другой для отрицательного. Изгиб мембраны связан с разницей давлений на каждой стороне. На рисунке показан принцип работы датчика дифференциального давления.

Принцип работы датчика дифференциального давления.

Типы выходного сигнала

Только датчики Smartec с мостовым выходом необходимо компенсировать пользователю. В другие версии с аналоговым и цифровым выходом компенсация встраивается на производстве. Температурная компенсация управляется с помощью встроенного сигнального процессора, поэтому нет необходимости встраивать в решение внешнюю компенсацию.

Мостовой выходной сигнал

Выход моста Уитстона имеет определенное значение в случае отсутствия давления или в случае отсутствия разницы в давлении по обеим сторонам мембраны. Это значение называется смещением (offset). Диапазон давлений (от минимального до максимального), который может использоваться датчиком, называется рабочим.

Мост Уитстона не только чувствителен к изгибу мембраны, но и к изменениям температуры. Это означает, что для точного измерения необходимо компенсировать температурные эффекты для смещения и сдвига рабочего диапазона (при наличии давления). Поэтому указывается изменение смещения на изменение температуры, а также температурные коэффициенты рабочего диапазона. Если требуется более низкая точность, выходное напряжение моста может использоваться без компенсации.

Аналоговый выходной сигнал

Датчики давления Smartec с аналоговым выходом имеют встроенную термокомпенсацию. Это означает, что датчики с аналоговым выходом очень точны и  имеют стабильное смещение. Из-за обработки сигнала внутри устройства происходит некоторая задержка между физическим изменением давления и изменением выходного сигнала. Обычно эта задержка находится в диапазоне от 1 до 2 мс.

В аналоговой версии датчика дифференциального давления требуется дополнительное определение в месте, где давление на оба порта одинаковое. Разность давлений равна нулю. В этом конкретном случае выходное напряжение (смещение) может находиться в «среднем» (halfway Gnd и Vcc), или выходное напряжение смещения может быть равно нулю (уровень GND). Первая вариант называется дифференциальным, а второй называется единичным. Это означает, что дифференциальное давление может быть измерено только в одном направлении.

Цифровой выходной сигнал

Разрешение датчиков данного типа – 14 бит. В терминах передачи данных это означает, что есть два слова по 8 бит каждое. Верхние два бита наивысшего байта данных не используются и всегда равны нулю. Необходимо помнить, что точность датчиков ограничена физической структурой элемента и оцифровка (14 бит), никогда не сможет улучшить аналоговую точность датчика.

Важные понятия

Абсолютное давление — это давление относительно вакуума.

Атмосферное давление – это внешнее давление относительно абсолютного вакуума. Такое давление зависит от географического положения, высоты и погодных условий. Также называется барометрическим давлением.

Относительное давление – это давление относительно атмосферного давления.

Дифференциальное давление – разность давлений между двумя точками.

Смещение – разница между выходным сигналом при текущем и нулевом значении давления.

Линия наилучшего соответствия – математически полученная прямая линия лучше всего подходящая для мультиизмерения определенных уровней давления. Из каждой точки давления выходное значение усредняется. Прямая берется по минимальной квадратичной ошибке.

Нулевое смещение (рабочая точка) – это выходное значение при давлении 0 psi (вакуум) для датчика абсолютного давления, для относительных нулевое смещение – это выходное значение, когда измеряемое давление равно атмосферному, а для дифференциальных датчиков, когда давления с обоих портов равны между собой.

Рабочий диапазон – это разность между максимальным и минимальным значением давления.

Точность — отклонение между лучшей прямой линией и кривой полученной на основе реальных тестов. В точность также включены все погрешности. Выражается в процентах от полной шкалы (FSO).

Ратиометрический сигнал —  означает, что выход датчика (аналог) связан с напряжением питания. Это означает, что если Vcc падает на 10% выходное напряжение также падает на 10%.

Время отклика – время необходимое для установления величины равной 95% от реальной.

Датчики дифференциального (перепада) давления. Описание и принцип работы

Датчики дифференциального (перепада) давления применяются для преобразования перепада давления (разности давлений) в унифицированный выходной сигнал напряжения, тока или индуктивности. Наиболее популярными являются датчики с унифицированным токовым выходом (0-5 мА, 0-20 мА, 4-20 мА).

ИД-Р-ЦС-Ex датчик разности давлений

Чувствительными элементами приборов являются мембраны и тензорезисторы. Сопротивление измеряется следующим образом. К измерительной мембране крепятся тензодатчики, она изолирована от рабочей среды. Давление среды принимают на себя мембранные разделители. Пространство между измерительной и разделительными мембранами заполнено специальной жидкостью. Под воздействием давления происходит деформирование мембран разделителей, которые в свою очередь деформируют измерительную мембрану, а за ней тензорезисторы. Тензорезисторы преобразуют степень деформации в тот или иной выходной сигнал. На дифференциальный датчик давление действует с двух сторон, поэтому корпус прибора имеет два соединительных штуцера: плюсовой и минусовой. Как правило, штуцеры располагаются параллельно, но бывают модели с соосным расположением штуцеров. Датчик показывает разницу давления со знаком соответствующим штуцеру.

МИДА-ДД-15-Ех датчик разности давлений с соосным расположением штуцеров

Датчики дифференциального давления рассчитаны на измерение относительно небольших значений давления среды. Эти значения варьируются от нескольких миллиметров водяного столба до нескольких сотен килопаскаль (1 мм. вод. ст. = 0.009807 кПа). Датчики перепада соединяются с первичными преобразователями посредством импульсных трубок.

Импульсная трубка

Импульсные трубки используются для подключения различных приборов измерения давления, являются самым экономичным вариантом. Предназначение трубок – защита датчиков от чрезмерного нагрева и пульсации измеряемой среды. При монтаже импульсных трубок  необходимо учесть, что импульсная линия должна быть максимально короткой, так как с ее увеличением возрастает задержка распространения импульса давления, что довольно критично для контуров регулирования интенсивно протекающих процессов.

Датчики перепада давления применяются в системах теплоснабжения, водоснабжения, вентиляции, машиностроения и иных системах требующих постоянной балансировки за счет обеспечения и поддержания перепада.

Датчик избыточного давления — WIKA Россия

Определение датчика давления

Датчик давления преобразовывает физическую величину давления в сигнал, соответствующий промышленным стандартам. Датчик преобразует измеренную величину в стандартизированный выходной сигнал и часто называется преобразователем давления. Различают датчик дифференциального давления, датчик избыточного давления, датчик абсолютного давления.

Датчик избыточного давления варианты исполнения

Приобрести датчик избыточного давления WIKA можно в различном исполнении: на выбор доступно около 176 диапазонов измерения от 25 мбар до 15 000 бар в международных единицах измерения, среди них есть не только диапазоны избыточного давления, абсолютного давления и вакуумного давления, но и комбинированные диапазоны.

Мы предлагаем более 14 типов выходных сигналов, включая токовые сигналы и сигналы напряжения, в также RS232 и шинные сигналы. Из 18 электрических соединений можно выбрать разъемы и кабели различного типа. Среди 34 присоединений к процессу вы сможете найти принятые международные типы резьбы, а также равнопроходные соединения.

Более того, широкий спектр нашей продукции включает неограниченное количество опций. Мы предлагаем различные значения погрешностей, сглаживания пиков давления, исполнения для измерения различных сред и специальных условий окружающей среды и т. д.

Выбор

Вы можете самостоятельно подобрать подходящий датчик дифференциального давления, датчик избыточного давления или абсолютного давления из категорий, предложенных ниже. Мы будем рады помочь вам с выбором и можем подобрать для вас индивидуальные решения.

Датчик избыточного давления для промышленного применения

WIKA предлагает широкий ассортимент датчиков избыточного давления для общепромышленного применения. Датчики доступны в исполнениях международного класса:

• большое количество различных датчиков, диапазоны измерений абсолютного и вакуумметрического давления

• погрешность до 0,125 % от диапазона BFSL

• стандартные сигналы по току и напряжению, например 4 … 20 мА и 0 … 10 В

• различные варианты соединений и кабелей

• присоединения к процессу международного стандарта

Датчик преобразователь давления A-10 является самой популярной в промышленной сфере применения. Датчик избыточного давления S-20 премиум-класса предназначен для измерения в критических, высокопороговых и агрессивных условиях эксплуатации. В большом количестве датчик избыточного давления O-10 представляет собой оптимальное решение.

Датчик избыточного давления для специального применения

Высокое и низкое давление

Для измерения высокого динамического давления до 15 000 бар используется датчик избыточного давления модель HP-2 , а для измерения низкого давления в диапазоне до 0 … 25 мбар используется модель SL-1 .

Самая высокая точность измерения

В условиях, требующих высокоточного измерения, предлагается использовать датчик избыточного давления модели P-30 с погрешностью измерений до 0,05 % (от полного диапазона).

Цифровые выходные сигналы

• Протокол CANopen®: D-20-9
• Интерфейс USB: P-30
• Коммутационный выход: PSD-4

Высокая степень защиты IP

Даже для самых агрессивных условий WIKA может предложить подходящее электрическое соединение, например, гидростатический датчик уровня LF-1 для постоянного погружения в жидкие среды или датчик избыточного давления S-20 с полевым корпусом.

Равнопроходные технологические соединения

Датчик избыточного давления S-11 с равнопроходным технологическим соединением предназначен для измерения уровня высоковязких и кристаллизующихся сред.

Разрешения на применение во взрывоопасных зонах (Ex)

Для применения в опасных зонах рекомендуется датчики IS-3. Во взрывозащищенном варианте исполнения представлен датчик избыточного давления E-10.

Датчик избыточного давления для специализированных областей

В таких областях применения, как транспортная гидравлика или холодильные системы, для измерительных приборов устанавливаются специальные требования. Компания WIKA также может предложить вам приборы, соответствующие таким требованиям:

Для холодильного оборудования и оборудования систем кондиционирования воздуха

Наши датчики давления для холодильных установок и систем кондиционирования воздуха обладают высокой устойчивостью к большинству хладагентов. Датчик избыточного давления модель R-1 соответствует самым высоким требованиям. Исполнение из нержавеющей стали и монолитность конструкции устраняют необходимость в уплотнении технологического соединения.

Транспортная гидравлика

Надежность и прочность являются отличительными характеристиками датчиков давления для транспортной гидравлики. Благодаря ударопрочности и виброустойчивости, стойкости к пиковому давлению (система CDS) и степени защиты до IP 69K датчик избыточного давления модели MH-2 особенно подходит для тяжелых условий эксплуатации транспортной гидравлики.

Медицинские газы

Датчик избыточного давления модели MG-1 разработан специально для измерения давления медицинских газов и для подготовки медицинского кислорода к применению. В соответствии с требованиями международных директив, устройства поставляются в версиях с различной степенью очистки, с различной маркировкой и в различной упаковке.

Компрессоры

Высоким требованиям к прочности датчика избыточного давления, например, в фильтре винтовых, поршневых и турбокомпрессорах, соответствует модель A-10. Этот датчик преобразователь давления обладает высокой виброустойчивостью и имеет такие контактирующие с измеряемой средой компоненты, которые подходят для сжатого воздуха и смазочного масла.

Для стерильных технологических процессов

Датчик избыточного давления, применяемый для стерильных технологических процессов при производстве пищевых продуктов и напитков, в биотехнологической, а также фармацевтической и косметической промышленностях, должен иметь специальное исполнение. Датчик преобразователь давления модели SA-11 и реле давления модели PSA-31 подходят для применения в условиях CIP/SIP-процессов для обеспечения химической стойкости к очищающим жидкостям и высоким температурам.

Интеллектуальные преобразователи давления для технологических процессов

Датчик избыточного давления модель UPT-2x разработана для применений, которым требуется интеллектуальные датчики. В частности, интегрированная температурная компенсация делает преобразователь интересным для широкого диапазона применений. Датчик дифференциального давления DPT-10 применим для решения измерительных задач во многих областях промышленности таких, как измерение расхода сред по перепаду давления, измерение уровня жидкостей, мониторинг насосов и фильтров. В сборе с мембранными разделителями сред датчик дифференциального давления DPT-10 также применим для сложных условий процесса.

Не можете найти подходящий датчик избыточного давления?

Мы рады сообщить вам о широких возможностях выбора из нашего ассортимента продукции. Более того, кроме возможности адаптирования продукции к вашим условиям эксплуатации мы готовы предложить вам совместную разработку индивидуального решения. Свяжитесь с нами.

Производство датчиков избыточного давления WIKA

Процессы высокотехнологичного производства датчиков давления осуществляются в отделении компании WIKA по электронным средствам измерения давления. Функцию и пошаговую сборку просто и визуально поясняет видео ниже.

Свяжитесь с нами

Вам нужна дополнительная информация? Напишите нам:

Датчики и преобразователи давления

Датчики давления

Датчики давления — приборы специального назначения, установка которых дает возможность измерить уровень давления конкретной среды и преобразовать его в доступное к пониманию цифровое значение или данные в нужном формате для передачи другим устройствам. При измерительной работе датчика давления после определения данных происходит сигнализирование и передача данных на смежные системы контроля исправности системы или оборудования, которые находятся под давлением. Такой принцип действия позволяет полностью автоматизировать производственные промышленные процессы и работу оборудования, использованного в частном строительстве или коммунальном хозяйстве.

Виды датчиков давления

В основном классификация разновидностей датчиков давления осуществляется по принципу их функционирования. Различают датчики давления таких типов:

1. Тензометрические. Основные рабочие элементы таких приборов — тензорезисторы и чувствительные элементы, колебания и деформация которых позволяют определить уровень давления.
2. Пьезорезистивные. Эти приборы оснащаются интегральными сенсорами. Высокая чувствительность достигается за счет использования кремниевых элементов. Главное достоинства пьезорезистивных датчиков давления в том, что допускается их применение даже в условиях высокой степени агрессивности технической среды. Защитную функцию прибора в такой ситуации выполняют герметичные чехлы или силиконовый гель, который обрабатывается устройство.
3. Емкостные. Рабочий элемент емкостных датчиков давления — мембрана, деформация которой позволяет узнать данные изменения давления. Значение определяется расстоянием между двумя обкладками.

Существуют и другие разновидности датчиков давления, основанные на ионизационном, индуктивном и пьезоэлектрическом способе измерения. Они также находят свое применение, но в определенных областях.

Применение датчиков давления

Преобразователи давления могут работать в условиях различной среды — жидкостей, пара, газа. По этой причине практически не существует ограничений к их применению — это любое направление промышленности и полный спектр областей жилищно-коммунального хозяйства.

Широко используют такие приборы для преобразования данных о любом типе давления — относительном, дифференциальном, абсолютном. Помимо этого находят они свое применение в направлении учета расхода жидкостей.

Требования к датчикам давления

При покупке датчика давления для конкретных условий эксплуатации обязательно учитывать следующие характеристики:

• класс безопасности;
• класс точности;
• диапазон значений погрешностей.

В каталоге нашей компании вы найдете широкий ассортимент датчиков давления, которые отличаются принципом действия, конструктивным исполнением, техническими характеристиками. Чтобы быстрее справиться с задачей выбора подходящего прибора именно для вашей системы, свяжитесь с нашим консультантом и изложите свои требования. Наш специалист быстро сориентируется в нашем ассортименте и предложит вам несколько наиболее выгодных для вас моделей.

Endress+Hauser: Cerabar M PMP55 — Датчик абсолютного и избыточного давления

Описание продукта

Новая улучшенная модель компактного датчика давления Cerabar M с разделительной диафрагмой.

Cerabar M PMP55 — интеллектуальный преобразователь абсолютного и избыточного давления с четырехстрочным ЖК-индикатором с тремя клавишами настройки по месту измерения, разделительной мембраной и фланцевыми присоединениями к процессу, широким рядом мембран.

• Максимальный диапазон: 400бар,
• Стойкость к 4х-кратным перегрузкам.
• Диапазон температур рабочей среды: -70…+400оС.
• Выходные сигналы: 4..20мА, HART, Profibus PA, FOUNDATION Fieldbus 
• Перенастройка диапазона измерения: 20:1.

Тензорезистивный принцип действия: измеряемое давление, подаваемое во входную камеру датчика, вызывает деформацию измерительной мембраны, что, в свою очередь, приводит к деформации тензорезисторов и разбалансировке измерительного моста. Разбаланс напряжений с помощью электронной схемы преобразуется в выходной сигнал.

Преобразователь давления дополнительно может комплектоваться монтажным кронштейном.

Область применения

Предел допускаемой основной погрешности

         ±0,15%          ±0,075% (опционально)

Перенастройка диапазона измерения

         20:1

Верхние пределы измерительных диапазонов избыточного и абсолютного давления:

         0,4/1/2/4/10/40/100/400 бар;

Корпус

материал: алюминий, нержавеющая сталь; степень защиты корпуса: IP66…68;

Выходной сигнал

4..20мА HART Profibus PA FOUNDATION Fieldbus  

Материал мембраны

         316L          Монель          Тантал          Hastelloy C276          Золото-родиевое покрытие          Покрытие PTFE (0,09мм/0,25мм)

Материал смачиваемых частей

         316L          Hastelloy C276

Присоединение к процессу

резьбы фланцы DIN/ANSI гигиенические присоединения

Взрывозащищенное исполнение

Ex ia Ex d

Температура рабочей среды

до 260°С с температурным изолятором; -70…+400оС через капилляр с заполнением — высокотемпературное/низкотемпературное масло;

Технические характеристики

Давление

Непрерывное измерение/жидкие продукты

Датчики абсолютного, манометрического и дифференциального давления | Руководство инженера-конструктора

Как мне узнать, какой датчик давления использовать?

Чтобы выбрать датчик давления, подходящий для применения, вам необходимо принять во внимание цель выполняемых вами измерений.

Если на измерения не должны влиять местные изменения атмосферного давления, вам, скорее всего, понадобится датчик абсолютного давления. Когда приложение использует давление воздуха для определения высоты, например, в высотомере, необходим датчик абсолютного давления.Эти датчики также используются на метеостанциях для измерения изменений атмосферного давления.

Иногда достаточно лишь небольшого давления или частичного вакуума. Это часто имеет место в медицинских приложениях, где частичный вакуум используется для удаления жидкости из ран. В таких ситуациях величина вакуума или давления должна создаваться по отношению к местному атмосферному давлению. Именно здесь датчик манометрического давления найдет дом.

Датчики избыточного давления

также используются в промышленности для определения уровня заполнения открытых резервуаров.Уровень жидкости можно рассчитать с помощью гидростатического метода, который основан на знании удельного веса жидкости.

Если точное измерение давления имеет меньшее значение, и вам нужно только определить разницу давлений между двумя точками в системе, необходим датчик перепада давления. Во многих системах, таких как HVAC, используются фильтры для очистки воздуха, проходящего через их каналы. Здесь вы можете использовать датчик перепада давления, чтобы определить, нуждается ли фильтр в замене.Датчик будет измерять давление воздуха до и после фильтра. Как только разность давлений превысит заданный порог, пора заменить фильтр (см. Диаграмму ниже).

Датчики абсолютного, избыточного и дифференциального давления измеряют давление по-разному?

Чувствительный элемент датчика давления, часть, которая преобразует давление в электрическую величину, не зависит от типа датчика давления и метода его измерения.

Условия окружающей среды, в которых будет использоваться датчик и измеряемая среда, будут влиять на то, какой чувствительный элемент следует использовать.Это будет учтено производителем датчика давления при разработке датчика. [MJ1]

Например, когда вы исследуете датчики давления на уровне платы, вы, скорее всего, обнаружите, что существует единая таблица данных, охватывающая все три датчика. Абсолютные, манометрические и дифференциальные датчики используют один и тот же тип элемента и просто поставляются в упаковках, которые различаются количеством портов, предназначенных для присоединения шлангов и труб.

Датчики абсолютного, избыточного и дифференциального давления подключены к моему контуру по-разному?

Как и в случае с сенсорной технологией, описанной выше, метод измерения не определяет, как измерение давления передается в схему или систему.

Датчики давления

можно в общих чертах разделить на устройства уровня платы и устройства промышленного назначения.

Датчики

на уровне платы обычно предназначены для подключения к другим электронным схемам, обычно в сочетании с микроконтроллером, способным оценивать его выходной сигнал. Такие датчики варьируются от простых, требующих преобразования и усиления сигнала, до интеллектуальных, которые объединяют преобразование сигнала и передают измерение через цифровой выход.Большинство цифровых датчиков давления на выходе поддерживают I2C и SPI.

Промышленные датчики давления предназначены для интеграции в системы промышленной автоматизации. В таких системах используется программируемый логический контроллер (ПЛК). Они предназначены для поддержки различных аналоговых и цифровых интерфейсов, поддерживаемых сегодня.

На аналоговой стороне выходы варьируются от сигнала напряжения до токовых петель 4–20 мА. Систему необходимо запрограммировать, чтобы понять, как измеренное давление соотносится с напряжением или током, которые видит ПЛК.

Что касается цифровых технологий, то доступен широкий спектр шинных сетей. К ним относятся CANopen, IO-Link, Fieldbus и PROFIBUS. С такими датчиками ПЛК получает данные измерения давления, заключенные в пакет данных.

Для получения дополнительной информации об отдельных типах измерения давления и основных конструктивных особенностях каждого из них перейдите по ссылкам ниже:

Хотите узнать больше о технологии датчиков давления? Ознакомьтесь с дальнейшими главами этого руководства ниже или, если у вас мало времени, вы можете загрузить его в формате PDF здесь.

Преобразователи и датчик избыточного давления

Точные измерения давления — одно из важных требований в различных перерабатывающих отраслях. Существуют различные типы измерения давления, такие как манометрическое, абсолютное и дифференциальное давление. Из них измерение избыточного или избыточного давления выполняется с помощью датчиков избыточного давления. Эти устройства предназначены для измерения давления по отношению к атмосферному давлению окружающей среды.Выходной сигнал датчика избыточного давления будет изменяться в зависимости от атмосферы или на разных высотах. В магазине преобразователей (TTS) мы предлагаем широкий ассортимент ведущих в отрасли преобразователей избыточного давления Rosemount для различных промышленных применений.

Принцип работы датчика избыточного давления

Датчики избыточного давления используются относительно атмосферного давления.Если манометрическое давление оказывается выше внешнего давления, это называется положительным давлением. Однако, если манометрическое давление ниже атмосферного, это называется отрицательным давлением.

Датчики избыточного давления имеют один порт давления. Преобразователь может иметь измерительную ячейку, разделительную диафрагму и заполняющую жидкость. Окружающее давление — это основная входная переменная, которая передается датчику давления через разделительную диафрагму, а также заполняющую жидкость.Датчик избыточного давления позволяет окружающему воздуху подвергаться воздействию отрицательной стороны диафрагмы. Это позволяет точно измерить давление окружающей среды.

Продукция преобразователей избыточного давления Rosemount

Датчики избыточного давления Rosemount известны своей долговременной стабильностью, а также точностью. Вот почему они широко используются в различных сложных промышленных условиях. В связи с их растущим спросом у нас есть широкий ассортимент датчиков избыточного давления Rosemount.Вот некоторые из самых популярных в нашем инвентаре:

• 3051TG:

  Эти преобразователи давления являются отраслевыми стандартами измерения избыточного и абсолютного давления. Проточные преобразователи давления Rosemount 3051T обладают линейной и компактной конструкцией, которая обеспечивает их простое подключение к процессу, а также быструю установку. Следующие особенности датчиков давления 3051TG способствовали их популярности.

  • Заверение 0.С погрешностью измерения диапазона 04% этот датчик давления предоставит вам всю необходимую информацию, необходимую для запуска, мониторинга и управления процессами.
  • Измерения абсолютного и избыточного давления на линии поддерживают до 20 000 фунтов на кв. Дюйм (1378, 95 бар) для решений уровня и давления.
  • Они поддерживают широкий спектр отраслевых протоколов, что обеспечивает простую интеграцию с различными средами хоста.
  • Их локальный интерфейс оператора (LOI) позволяет быстро вводить устройство в эксплуатацию, а также обеспечивает легкий доступ к информации об устройстве.

• 3051C:

  Эти преобразователи давления предназначены для измерения избыточного, абсолютного и дифференциального давления. Компланарная платформа этого преобразователя обеспечивает быструю и простую интеграцию с решениями для измерения уровня и расхода. Ниже перечислены некоторые преимущества этих датчиков избыточного давления:

  • Предлагаемые как полностью собранные устройства, эти преобразователи могут быть легко установлены в любом месте, и они обеспечивают высокую надежность и производительность.
  • Узлы, работающие под давлением в этих преобразователях, проверены на герметичность и откалиброваны для уменьшения точек утечки до 70%.
  • Предлагаемый передатчик с коэффициентом уменьшения диапазона 150: 1 обеспечивает надежные результаты в сложных условиях.

• 2088:

  Измерительный преобразователь избыточного давления Rosemount 2088 обеспечивает простую и быструю установку в сложных рабочих условиях.Этот датчик давления широко используется для измерения избыточного и абсолютного давления благодаря следующим преимуществам:

  • Компактные размеры и легкий дизайн этих преобразователей позволяют легко устанавливать их в различных промышленных условиях.
  • Совместимость с отраслевыми протоколами, такими как 4–20 мА HART и 1–5 В постоянного тока, обеспечивает высокую гибкость применения.
  • Решения с дистанционным уплотнением, а также проверенные на герметичность и собранные на заводе встроенные коллекторы обеспечивают быстрый запуск.

• 2051:

  Преобразователи давления Rosemount 2051C и Rosemount 2051 в линию широко используются для манометрических измерений. Rosemount 2051C оснащен запатентованной копланарной технологией и предлагает гибкость установки для интегрированных решений уровня, расхода или давления. Следующие особенности Rosemount 2051C делают его идеальным выбором для измерения давления в вашей отрасли:

• • Поставляется в полностью собранном виде с разделительными диафрагмами, коллекторами или первичными элементами потока, что делает установку быстрой и легкой.
  • Локальный интерфейс оператора имеет встроенные кнопки конфигурации, а также простые в использовании меню, которые помогают упростить ввод в эксплуатацию
  • Уверяет 0.05% точности диапазона

Проточные преобразователи давления Rosemount 2051 используются для абсолютных и манометрических измерений. Они предоставляют надежные данные о процессе. В дополнение к этому, его популярности способствовали следующие функции:

• Подходит для измерения избыточного и абсолютного давления до 10 000 фунтов на кв. Дюйм (689,47 бар)
• Интуитивно понятный локальный интерфейс оператора (LOI) помогает упростить установку
• Совместимость с такими протоколами связи, как 4–20 мА HART®, WirelessHART®, FOUNDATION ™ Fieldbus, PROFIBUS®, 1–5 В Low Power HART®.

• 3051S: Преобразователи давления Rosemount 3051S

  оснащены запатентованной технологией Coplanar, которая обеспечивает оптимальную производительность. Следующие особенности можно объяснить их растущей популярностью в различных отраслях.

  • Масштабируемая архитектура этого преобразователя помогает улучшить функциональность и технологические соединения.
  • Преобразователь поставляется в полностью собранном и испытанном на герметичность корпусе, что упрощает установку и обслуживание.
  • Классы производительности Ultra Flow и Ultra обеспечивают 15-летнюю стабильность.
  • Отношение диапазона 200: 1 обеспечивает надежные измерения.
  • И удаленный интерфейс, и дисплей обеспечивают легкий доступ к информации об устройстве и процессе.

В TTS мы обладаем обширным опытом обслуживания клиентов в различных отраслях. Мы также понимаем точность требований этих отраслей.Хотя большинство датчиков избыточного давления Rosemount обеспечивают высокий уровень точности, выбор правильного датчика очень важен. Наши специалисты будут работать с клиентами, чтобы понять их конкретные требования, прежде чем предоставить им правильные решения. Мы помогаем им выбрать из имеющихся у нас новых, отремонтированных или излишков передатчиков с завода. Свяжитесь с нашей командой, чтобы получить больше информации о преобразователях манометрического давления Rosemount.

Самые популярные типы датчиков давления Eastsensor Technology

Пьезорезистивный принцип измерения управляет изменением электрических свойств чувствительного элемента при его деформации, сила, приложенная к чувствительному элементу при использовании давления, вызывает его деформацию, а также это изменяет его электрические свойства, электрические сигналы, которые изменяются вместе с давлением, передаваемым наружу с помощью ультратонких соединительных проводов, это позволяет измерять изменение электрических сигналов.

В пьезорезистивных датчиках давления на диафрагмы, чтобы измерить результат приложенного к ним физического давления.
Любое заметное изменение сопротивления преобразуется с помощью мостовой схемы Уитстона прямо в выходное напряжение.

Пьезорезистивный принцип измерения давления — один из первых, разработанных в технологии MEMS, и он был создан за много лет до емкостного. Из-за этого его чаще всего используют. Благодаря широкому распространению, а также низкой стоимости производства, пьезорезистивные датчики давления широко используются в потребительской электронике и автомобильной промышленности, а также в бытовой технике.

В существующих условиях, в зависимости от материала диафрагмы и подложки, пьезорезистивные датчики давления можно разделить на три предпочтительных типа:

• Кремниевые пьезорезистивные типы
• Металлические тонкопленочные пьезорезистивные (тонкопленочные) типы
• Керамические пьезорезистивные ( Толстопленочный сухой тип) типы

3.1, Кремниевый пьезорезистивный датчик давления

Кремниевая пьезорезистивная технология понимается как пьезорезистивные свойства полупроводников.Пьезорезистивные свойства полупроводниковых материалов зависят от таких элементов, как тип материала, фокус легирования, а также ориентация кристалла в кристалле.

Кремниевый пьезорезистивный датчик давления, использующий элементы чувствительного элемента, который в основном включает легированный кремний (тип P), он действительно похож на современные интегральные схемы, которые сегодня используются в портативных компьютерах или планшетах. Проще говоря, за счет включения в полупроводник (подложку N-типа) тщательно контролируемых количеств загрязняющих веществ (примесей) дополнительный легированный кремний приводит к большему удельному сопротивлению, а также к более высокому калибровочному коэффициенту.Это также увеличивает тепловую чувствительность как сопротивления, так и измерительного коэффициента.

Подобно тензодатчику, пьезорезистивный чувствительный элемент включает в себя диафрагму, к которой прикреплены четыре пары кремниевых резисторов. В отличие от конструкции тензометрического датчика, здесь сама диафрагма сделана из кремния, а резисторы проникают прямо в кремний на протяжении всего производственного процесса. Диафрагма завершается приклеиванием диафрагмы к неочищенной кремниевой пластине.

Для повышения диэлектрического сопротивления кремниевой пьезорезистивной технологии используются некоторые уникальные процедуры упаковки продукта, одна из самых популярных — заливка масла.

Вместо давления на диафрагму для удлинения кабелей, а также прямого изменения сопротивления, люди также могут использовать тип среды для перемещения давления и прочности на диафрагму, при необходимости одной из наиболее используемых сред является силиконовое масло. , Датчик давления или преобразователь, созданный с помощью этой технологии, обычно называют продуктами, заполненными диффузионным кремнием.

Датчики давления, в которых используются кремниевые пьезорезистивные чувствительные элементы, обладают рядом преимуществ по сравнению с другими инновациями в области измерения давления: они крошечные, легкие, легко воспроизводимые, надежные со временем, динамически восприимчивые, а также действительно сознательные варианты давления.

Преимущество кремниевого пьезорезистивного датчика давления

• Крошечный размер
  Его можно персонализировать до общей длины 45 мм, включая электрические и процедурные порты, портативный размер, безусловно, сэкономит площадь и минимизирует вес для некоторых специальных применений.
• Долговременная безопасность
  Кремниевый пьезорезистивный материал не приклеивается, не напечатан или не наносится гальваническим покрытием на поверхность чувствительной диафрагмы, поэтому он не имеет связей и поэтому очень стабилен по сравнению, обычно обеспечивается 0,1%, оптимально 0,2% для большого диапазона диапазонов
• Стабильный и долговечный в большинстве условий
  Комбинация материала высокой гибкости и почти безупречной адгезии и интеграции создает структуру с очень небольшим гистерезисом, гарантируя, что анализ давления будет конкретным независимо от инструкций изменение давления.
• Высокая чувствительность выходного сигнала
  Относительно высокая степень падения напряжения может быть достигнута с помощью полупроводниковых тензодатчиков для предоставленного изменения давления, что позволяет людям лучше использовать аналоговое разрешение в цифровом и улучшать соотношение сигнал / шум
• Отлично подходит для обоих Измерение как статического, так и динамического давления
  В отличие от пьезоэлектрического датчика давления, который используется только для измерения динамического изменения давления, пьезорезистивный датчик также измеряет как статическое, так и динамическое давление.
• Может широко использоваться во многих отраслях промышленности.
  Датчик давления, в котором используются кремниевые пьезорезистивные чувствительные элементы, имеет ряд преимуществ по сравнению с другими инновациями в области измерения давления. Его можно использовать в большинстве современных секторов.
• Модернизированная версия полупроводниковой деформации калибр
  Твердотельная диффузия заставляет 4 кремниевых резистора легировать на подложку типа N, создавая электрический сигнал путем изменения сопротивления на мосту Уитстона, без клея, связки, 100% гибкость, уменьшенная гистерезис

Недостаток кремниевого пьезорезистивного датчика давления

• Температурные характеристики
  Температурный дрейф, который обычно из-за свойства разницы сопротивления 4 легированных кремниевых резисторов
• Возбуждение мощности
  Требуется относительно высокая мощность возбуждения, поэтому пьезорезистивный кремний не подходит для варианта с батарейным питанием
• Ударопрочность
  Даже если материал подложки представляет собой слой монокристаллического кремния n-типа, это может сделать кремниевый чувствительный элемент более эластичным, тем не менее, в некоторых тяжелых ударных приложениях, таких как гидравлическое давление syst em или гидравлического удара, возмещаемое изменяющееся ударное давление может превышать скорость давления диафрагмы кремниевого пьезорезистивного датчика, в случае чего, для предотвращения и уменьшения повреждения из-за избыточного давления используется тонкопленочная пьезорезистивная технология
• Химическая коррозия
  SS316 наиболее распространенный металл, используемый в конструкции кремниевых капсул, тем не менее, некоторые химические вещества очень агрессивны по отношению к SS316, для решения этой проблемы люди могут использовать другие материалы, такие как хастеллой, монель, инконель и титан, но, тем не менее, такой уникальный материал постоянно стоит дороже, чем нержавеющая сталь, будет ли у нас конкурентоспособный по стоимости метод решения химической проблемы? Определенные керамические пьезорезистивные датчики могут хорошо справиться с этой задачей.
  Некоторые из вышеперечисленных потенциальных проблем, о которых следует поговорить с производителями, прежде чем выбирать кремниевые датчики давления.

Рекомендуемые конструкции кремниевого пьезорезистивного датчика

3.2, Металлический тонкопленочный пьезорезистивный датчик давления

Элементы чувствительного блока могут быть приклеены к поверхности с помощью клея, как обычный тензодатчик, или с помощью проводника наподобие полупроводникового тензодатчика или с легированием силикона P на подложке N, как диффузный силикон.

Чувствительные элементы могут быть дополнительно нанесены на диафрагму путем испарения или распыления, что может устранить возможные проблемы с клеем, выходящим из строя при высоких температурах, а также облегчить создание небольших инструментов.

Среди средств разбрызгивания чувствительного элемента на металлическую тонкопленочную подложку, называемый пьезорезистивным датчиком давления на металлической тонкой пленке (MTF)

Термин «пленка» состоит из достаточно тонких металлических пленок, имеющих плотность от примерно 100 нм до примерно 10 микрон, тонкие металлические пленки, имеющие плотность от примерно 10 нм до примерно 100 нм, а также ультратонкие металлические пленки, такие как металлические пленки прерывистого или островкового типа, имеющие толщину менее примерно 10 нм.Термин «металл» включает чистые или практически чистые стали, а также сплавы металлов.

Преимущество датчика давления с металлической тонкой пленкой

• Пониженный коэффициент толщины
  В отличие от толстопленочных (керамических пьезорезистивных), тонких металлических пленок вместо этого имеет низкий коэффициент толщины (2 ~ 4). Благодаря тому, что они имеют гораздо меньшее сопротивление и могут выдерживать гораздо более высокую существующую плотность, чем полупроводниковые пьезорезисторы, они могут генерировать сигнал, сравнимый по силе с полупроводниковыми.
• Гораздо меньше шума и высокая чувствительность. .Учитывая, что у металлических пленок на несколько порядков выше плотность поставщиков услуг, чем у полупроводниковых пьезорезисторов, их шум 1 / f будет значительным. Если устройства работают на резонансной частоте, а также проводят измерения переменного тока, тонкие металлические пленки могут быть очень чувствительными.
• Гибкость конструкции
  В отличие от полупроводниковых пьезорезисторов, металлические тонкопленочные пьезорезисторы могут быть произведены при значительно меньшей стоимости. Металлические пленки толщиной от 10 нм до 10 микрон могут быть просто напылены или напылены практически на любой тип подложки, например Si, SiC, SiN, SiO2, стекло, а также пластмассовые материалы.
• Защита от ударов и вибрации
  Металлический тонкопленочный датчик чрезвычайно стабилен благодаря материалам. Кроме того, он устойчив к ударным и вибрационным нагрузкам в дополнение к элементам динамического давления. Поскольку используемые материалы поддаются сварке, датчик можно прикрепить к штуцеру давления — герметично и без дополнительных уплотнительных материалов.
• Идеальный вариант для тяжелонагруженного оборудования
  Благодаря нескольким превосходным характеристикам тонкой металлической пленки, таким как более низкий калибровочный коэффициент, очень хорошая защита от разрывного давления (благодаря впечатляющей пластичности металлической тонкой пленки), повышенный выходной сигнал, хорошо производительность при нагревании, умеренная стоимость производства, он может быть одним из лучших вариантов при приобретении датчика давления для тяжелой промышленности.
• Лучше для клинического сектора
  В результате очень надежной способности (менее 0,1% / полной шкалы), а также высокой точности и хорошей гигиены металла, тонкопленочный пьезорезистивный сенсорный блок также использовался в медицинских учреждениях для многочисленные клинические случаи, такие как инфузионный насос, инсулиновый насос,

Недостаток металлической тонкой пленки давления датчик

Металлическая тонкая пленка имеет так много преимуществ, но, тем не менее, ни один человек не является лучшим, перечисленные ниже пункты должны быть следует учитывать

• Не идеально подходит для измерения абсолютного давления
• Не подходит для работы с пониженными частотами СВЧ
• Стоимость выше, чем у толстопленочного датчика давления
• Сложная процедура изготовления

Рекомендуемая Металлические модели Тонкие Пленка Пьезорезистивная

3.3. Керамический пьезорезистивный датчик давления (толстопленочного типа)

Керамический пьезорезистивный датчик давления представляет собой толстопленочный датчик давления сухого типа, изготовленный из керамического Al2O3 на 96% по пьезорезистивной технологии, работающий по пьезорезистивному принципу, принципу Уитстона. Мост наносится методом трафаретной печати прямо на одной стороне керамической диафрагмы, а также на противоположной стороне диафрагмы.

Керамические капсулы пьезорезистивного датчика давления состоят из керамической опорной плиты, а также заподлицо диафрагмы и работают по пьезорезистивному принципу.Мост Уитстона нанесен трафаретной печатью на одной стороне керамической диафрагмы заподлицо, которая, следовательно, приклеена к корпусу чувствительного элемента. Мост соприкасается с внутренней частью, где образуется кариес, а противоположная сторона диафрагмы по этой причине может подвергаться непосредственному воздействию измеряемой среды.

В заключение, керамическая пьезорезистивная технология использует процесс толстопленочной печати для печати моста Уитстона снаружи керамической структуры, а также использует эффект варистора для преобразования сигнала давления среды прямо в сигнал напряжения или тока. .

Преимущество керамического пьезорезистивного датчика давления.

Керамическая пьезорезистивная технология имеет преимущества умеренной стоимости, а также базовой процедуры по сравнению с традиционными решениями из нержавеющей стали. Основываясь на нашем опыте, мы доработали основные характеристики керамических пьезорезистивных переходников, как указано ниже.

• Намного прочнее и устойчивее.
  Поскольку керамические пьезорезистивные датчики не рассчитывают на масло, диафрагма может быть толще, а таблетки могут быть намного короче кремниевых, керамические пьезорезистивные датчики не создают угрозы утечки, которая может поставить под угрозу весь набор датчиков.
• Высокая стабильность.
  Из-за того, что они более жесткие, керамические датчики давления определенно не будут отличаться своими калиброванными настройками даже после нескольких рабочих циклов, что сводит к минимуму опасность смещения чувствительного элемента. Все эти характеристики делают керамические датчики давления идеальными для множества промышленных применений, особенно если критически важны точность, широкий диапазон, а также устойчивость к коррозии.
• Химически инертен.
  Керамика обладает естественной высокой защитой от коррозии от кислотных или щелочных средств, элементы датчика давления дисковой конструкции изготовлены из глиноземной керамики с чистотой 96%, которая, в отличие от множества чувствительных элементов на основе металла, химически инертна, а, следовательно, не подвержена воздействию многих коррозионных соединений.
• Легкий и низкий профиль.
  Как указывалось выше, керамические капсулы для измерения давления могут быть намного меньше других, поэтому их вес, соответственно, легкий, их можно легко упаковать, чтобы удовлетворить ваши собственные потребности в жилье, более того, керамическая термобезопасность может обеспечивать свою рабочую температуру от — От 40 до 105 ° C, поэтому они могут выдерживать высокие рабочие температуры и давления без потери чувствительности при пониженных значениях давления. Они также переносят довольно высокое избыточное давление.

Недостаток керамического пьезорезистивного датчика давления.

• Умеренная перегрузочная способность.
  В результате того, что сама керамика менее гибкая, стандартная полая конструкция выдерживает давление только диафрагмы, которая имеет плохую устойчивость к перегрузкам. когда давление измеряемой среды напряжено, керамический резистивный чувствительный элемент обязательно воспользуется шансом разрыва диафрагмы и утечки среды.
• Выходная чувствительность.
  Чувствительность выходного сигнала этой технологии снижена, минимальный диапазон запуска от 50 кПа для датчика давления, а также 100 кПа для датчика давления является обязательным, а также исчезает верхний предел диапазона для керамического пьезорезистивного датчика, превышающий 50 бар для датчика, 600 бар для датчика давления, поэтому, если диапазон давления превышает это значение, керамический пьезорезистивный датчик, безусловно, будет не самым эффективным решением.
• Температурный дрейф.
  Обычно, если используется керамический пьезорезистивный раствор при нагревании, это вызывает заметный температурный дрейф, если температура превышает 120 ° C.
• Проблема старения уплотнительного кольца.
  В отличие от кремниевого пьезорезистивного материала, свариваемого нержавеющей сталью, для керамического пьезорезистивного датчика давления, изготовленного из подходящего материала уплотнительного кольца, очень важно улучшить характеристики уплотнения, тем не менее, независимо от того, как правило, NBR или Viton, безусловно, будут подвергаться риску утечки. в долгосрочной перспективе, особенно при серьезных проблемах.

Рекомендуемые модели керамических пьезорезистивных датчиков

Основные сведения о датчике давления: типы, функции и принцип работы

Что такое датчик давления?

Датчики давления — это устройства, предназначенные для измерения давления в газах, жидкостях, воздухе или масле. Датчики давления широко используются в различных промышленных процессах, таких как установки для фильтрации, химическое сырье, очистка сточных вод, пищевая промышленность, насосные станции и т. Д.Из-за общей потребности датчики давления часто можно настраивать по диапазону давления, точности, типу соединения, мощности, классу IP и другим параметрам.

В таком большом количестве приложений, чтобы выбрать правильный датчик давления, мы должны изучить, какие типы датчиков давления существуют, для чего нужны датчики давления и как работают датчики давления? Продолжайте читать, чтобы найти ответы ниже.

Функция датчика давления

Как сообщает BMengineering.co.uk заявляет, что датчики давления измеряют давление в различных средах (жидкости, жидкости, газы) и предупреждают своих пользователей, когда возникает большая разница в диапазоне. Таким образом датчики давления помогают предотвратить несчастные случаи на производстве. Хотя все датчики давления имеют общую функцию измерения давления, приложения могут немного отличаться в зависимости от различных типов датчиков давления.

Основные типы датчиков давления

• Стандартные датчики давления — — это компактные, универсальные устройства, разработанные почти для всех промышленных применений, основная цель которых — измерение диапазона давления.
• Датчики гидростатического давления — часто называемые датчиками уровня из-за их принципа действия и способности измерять уровень. Датчики гидростатического давления работают на основе того, что величина давления увеличивается с глубиной. Эти устройства являются погружными и могут использоваться для жидкостей и газов.
• Датчики абсолютного давления — используются в случаях, когда давление газов или жидкости изолировано от изменений атмосферного давления.Эти датчики давления будут использоваться, когда измеряемое давление не зависит от каких-либо изменений (например, температуры).
• Датчики перепада давления — имеют две сенсорные диафрагмы и могут измерять разницу между двумя давлениями. Датчики перепада давления затем выдают выходной сигнал, относящийся к откалиброванному диапазону давления. Эти устройства очень часто используются для мониторинга различных промышленных процессов.

Принцип работы датчика давления

Проще говоря, датчики давления преобразуют механическое давление в аналоговый электрический сигнал.Измерение давления основано на регистрации изменений напряжения. Давление на датчик давления действует как сила на диафрагму — в зависимости от приложенного давления диафрагма либо расширяется, либо сжимается, и величина сопротивления изменяется соответственно. Затем значение передается в виде электрического сигнала. Когда происходит определенное изменение давления, датчики давления могут использоваться для уведомления пользователей о том, что что-то требует внимания.

Вы ищете датчик давления? Мы можем вам в этом помочь.Ознакомьтесь с нашей поставкой датчиков давления здесь . Вы также можете связаться с нами по [email protected] для получения предложения.

Датчик давления

— Принцип работы

Рисунок 1: Датчик давления

Датчик давления преобразует давление в электрический выходной сигнал. Электрический сигнал может быть цифровым или аналоговым и используется другими устройствами, такими как контроллеры, сигнализация и другие системы с обратной связью. Датчики давления широко используются в различных жилых и коммерческих помещениях, таких как HVAC, насосы, автомобили, самолеты и т. Д.где требуется измерение давления. Их также называют датчиками давления или датчиками давления. На рисунке 1 показан пример датчика давления.

Онлайн-выбор датчика давления

Содержание

Как работает датчик давления

Датчик давления состоит из чувствительного к давлению элемента, такого как диафрагма, с постоянной площадью. Давление жидкости вызывает отклонение диафрагмы. Датчик давления также состоит из преобразовательного элемента.Этот преобразовательный элемент преобразует отклонение, воспринимаемое диафрагмой, в электрический выходной сигнал. Этот сигнал будет увеличиваться или уменьшаться пропорционально изменению давления. Поэтому калибровка устройства имеет решающее значение для обеспечения того, чтобы давление находилось в пределах спецификаций.

Датчики давления требуют источника питания для генерации электрических сигналов. Сигнал обычно составляет 4-20 мА или 0-10 В постоянного тока. Некоторые системы могут также использовать комбинацию переменного и постоянного тока. Сигнал 4-20 мА — широко используемый стандарт в промышленности.Он использует 2-проводную конфигурацию, в то время как выход постоянного напряжения использует 3-проводную конфигурацию. Сигнал 4–20 мА может использоваться на больших расстояниях и менее чувствителен к помехам, чем сигнал постоянного тока.

Датчик давления не следует путать с реле давления. Реле давления — это устройство, которое приводит в действие электрический контакт при достижении заданного давления жидкости. Прочтите нашу техническую статью о реле давления, чтобы узнать о них больше.

Типы преобразователей давления

Существуют различные типы датчиков давления в зависимости от технологии их измерения.Ниже представлены основные типы:

Датчик давления тензометрический

Преобразователи давления с тензометрическим датчиком

подходят для измерения чрезвычайно высокого и низкого давления, а также перепада давления. Дифференциальное давление — это разница давлений между любыми двумя заданными точками. Преобразователь содержит чувствительный элемент — диафрагму. Любая деформация диафрагмы вызовет изменение сопротивления тензодатчиков. Обычно в мосте Уитстона используются 4 манометра, чтобы максимизировать чувствительность преобразователя.Это изменение сопротивления преобразуется в полезный выходной сигнал.

Рисунок 2: Компоненты датчика давления тензодатчика: разъем (A), корпус (B), тензодатчик (C) и вход давления (D)

Датчик давления емкостной

Емкостные преобразователи давления измеряют давление, обнаруживая изменения электрической емкости из-за движения диафрагмы. Он имеет две обкладки конденсатора, диафрагму и электрод, прикрепленный к негерметичной поверхности.Эти пластины находятся на определенном расстоянии друг от друга, и изменение давления будет увеличивать или уменьшать зазор между этими пластинами. Это изменение емкости преобразуется в полезный сигнал. В зависимости от области применения этот преобразователь может измерять абсолютное, избыточное или дифференциальное давление.

Рисунок 3: Компоненты емкостного датчика давления: изолированные стойки (A), диафрагма (B), пластины конденсатора (C) и порт давления (D)

Потенциометрический датчик давления

Датчик давления этого типа состоит из прецизионного потенциометра.Потенциометр состоит из скребка, соединенного с чувствительным к давлению элементом, например диафрагмой. Прогиб на этом элементе изменяет положение дворника. Значение сопротивления изменяется между дворником и одним концом потенциометра. Это значение является мерой приложенного давления.

Рисунок 4: Компоненты потенциометрического датчика давления: грязесъемник (A), мостовая схема измерения сопротивления (B), измерение, пропорциональное давлению (C), источник питания моста (D), подвижный рычаг элемента давления (E) и смещение ( F)

Проволочный резонансный датчик давления

Резонансные проволочные преобразователи давления имеют вибрирующую проволоку, расположенную в диафрагме.Электронный генератор поддерживает вибрацию проволоки. Изменение давления в диафрагме влияет на натяжение проволоки и изменяет резонансную частоту. Эта частота может быть измерена схемами цифрового счетчика и преобразована в электрический сигнал.

Рисунок 5: Компоненты резонансного проволочного преобразователя давления: резонансный провод (A) к контуру генератора (B), опорная пластина высокого давления (C), магнит (D), металлическая трубка (E), диафрагма высокого давления (F) , порт перекачки жидкости (G), диафрагма низкого давления (H), электрический изолятор (I), пружина предварительной нагрузки (J) и опорная пластина низкого давления (K)

Индуктивный датчик давления

Индуктивные преобразователи давления работают по принципу электромагнитной индукции.Преобразователь имеет диафрагму, соединенную с ферромагнитным сердечником. Небольшое отклонение диафрагмы вызывает линейное движение в ферромагнитном сердечнике, которое индуцирует ток. Движение сердечника из-за изменения давления меняет индуцированный ток. Это изменение тока преобразуется в полезный сигнал.

Рисунок 6: Компоненты индуктивного датчика давления: катушка (A, C), диафрагма (B) и давление (D)

Пьезоэлектрический преобразователь давления

В пьезоэлектрических преобразователях давления используется кристалл кварца или керамический материал для генерации электрического заряда при приложении давления.Этот электрический заряд, измеренный как напряжение, пропорционален изменению давления. Этот датчик давления очень чувствителен и очень быстро реагирует.

Рисунок 7: Вид в разрезе компонентов пьезоэлектрического преобразователя давления: гайка (A), корпус (B), кристалл (C), диафрагма (D), подводящий провод (E) и диск (F)

Критерии отбора

При выборе датчика давления учитывайте следующие критерии выбора:

1. Тип среды: Тип среды должен быть совместим с материалом датчика давления.Некоторые часто используемые типы носителей включают:
   • Масло гидравлическое
   • Мазут
   • Бензин / бензин
   • Клеи
   • Сжатый воздух
   • Газы
   • Вода
2. Материал корпуса и уплотнения: Материал корпуса и уплотнения датчика давления должен быть химически совместимым с рабочей средой. Чаще всего используется нержавеющая сталь. Он обеспечивает высокую прочность материала и лучшую совместимость с нейтральными и агрессивными жидкостями.Обычными материалами уплотнений являются нитрил-бутадиеновый каучук (NBR), витон (FKM) и эластомеры.
3. Температура: Экстремальные температуры могут ограничить функциональность преобразователя. Поэтому убедитесь, что датчик давления находится в диапазоне температур приложения.
4. Давление: Преобразователь давления должен выдерживать диапазон рабочего давления, а также избыточное давление для данной области применения. Специально разработанные преобразователи высокого давления доступны для приложений с экстремальным давлением.
5. Тип преобразователя: Емкостные и проволочные резонансные преобразователи давления подходят для измерения абсолютного и избыточного давления. Преобразователь тензодатчика подходит для использования в качестве преобразователя дифференциального давления.
6. Гистерезис: Гистерезис — это способность датчика давления выдавать одинаковый выходной сигнал при последовательном приложении одинакового увеличения и уменьшения давления. Для низкого гистерезиса желателен емкостной датчик давления.
7. Повторяемость: Повторяемость — это способность датчика давления выдавать одинаковый выходной сигнал при одинаковом давлении.Обычно он колеблется от 0,5% до 0,05%. Выбор датчика давления будет зависеть от точности, требуемой приложением.
8. Одобрения: Для датчиков давления могут потребоваться одобрения или сертификаты для работы в определенных условиях окружающей среды.

Общие приложения

Датчики давления

находят широкое применение в жилых и коммерческих помещениях, где требуется измерение давления. Некоторые типичные приложения включают:

• Контроль тормозного давления и давления топлива в автомобилях с помощью датчиков тормозного давления.
• Контроль уровня жидкости в системе отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха с помощью датчиков перепада давления.
• Измерение уровня жидкости в скважинах и насосных станциях с помощью датчиков давления воды.
• Измерение высоты для самолетов и спутников.
• Мониторинг уровня жидкости и газа на различных медицинских устройствах.

FAQ

Что такое датчик давления и как он работает?

Датчик давления преобразует приложенное давление жидкости в электрический сигнал.Сила жидкости под давлением отклоняет чувствительный элемент давления (диафрагму). Это отклонение, воспринимаемое диафрагмой, преобразуется в электрический сигнал с помощью преобразовательного элемента.

Как вы проверяете датчик давления?

Для проверки 2-проводного датчика давления тока подключите положительные клеммы датчика к источнику питания. Соедините отрицательную клемму преобразователя с положительным выводом мультиметра, а отрицательную клемму мультиметра с отрицательной клеммой источника питания.Преобразователь должен выдавать ток 4-20 мА без нагрузки.

В чем разница между датчиком давления и датчиком давления?

Термины «датчики давления» и «преобразователи давления» используются как синонимы. Следовательно, нет никакой разницы. Однако некоторые люди в этой отрасли используют другое определение: датчики давления выдают выходной ток, а датчики давления — выходное напряжение.

В чем разница между датчиком давления и датчиком давления?

Термины «преобразователи давления» и «преобразователи давления» используются как синонимы.Следовательно, нет никакой разницы. Однако некоторые люди в этой отрасли используют другое определение: датчики давления выдают выходной сигнал напряжения, а датчики давления — выходной ток.

Что измеряет датчик давления?

Датчик давления измеряет давление жидкости. Он измеряет давление, оказываемое на его поверхность, и преобразует его в электрическую мощность.

Онлайн-выбор датчика давления

Ежемесячный информационный бюллетень Тамесона

• Для кого: Вы! Существующие клиенты, новые клиенты и все, кто ищет информацию о контроле жидкости.
• Почему ежемесячный информационный бюллетень Tameson: Он прямолинейный, без всякой ерунды и полон актуальной информации об индустрии контроля жидкости один раз в месяц.
• Что в нем: Объявления о новых продуктах, технические статьи, видео, специальные цены, отраслевая информация и многое другое, на что вам придется подписаться, чтобы увидеть!

Подписаться на рассылку новостей

3.3: Датчики давления — Engineering LibreTexts

Существует множество различных датчиков давления, из которых можно выбрать, какой из них наиболее подходит для данного процесса, но обычно их можно разделить на несколько категорий, а именно датчики упругости, электрические преобразователи, дифференциальное давление. ячейки и датчики вакуумного давления.Под каждой общей категорией перечислены конкретные внутренние компоненты, каждый из которых лучше всего работает в определенной ситуации.

Датчики упругости

Большинство датчиков давления жидкости относятся к эластичному типу, когда жидкость заключена в небольшой отсек, по крайней мере, с одной упругой стенкой. Таким образом, показание давления определяется путем измерения прогиба этой упругой стенки, что приводит либо к прямому считыванию через подходящие связи, либо к преобразованному электрическому сигналу. Датчики упругого давления чувствительны; Однако они обычно хрупкие и подвержены вибрации.Кроме того, они, как правило, намного дороже манометров и поэтому предпочтительно используются для передачи измеренных данных и измерения перепадов давления. Предположительно, для датчиков упругого давления можно использовать самые разные гибкие элементы; в большинстве устройств используются трубки Бурдона, сильфоны или диафрагмы в той или иной форме.

Трубка Бурдона

Принцип, лежащий в основе всех трубок Бурдона, заключается в том, что увеличение давления внутри трубки по сравнению с внешним давлением заставляет овальное или плоское поперечное сечение трубки стремиться к достижению круглой формы.Это явление приводит к тому, что трубка либо выпрямляется в случае c-образного или спирального типа, либо разматывается для витого и спирального вариантов. Затем это изменение можно измерить с помощью аналогового или цифрового измерителя, подключенного к трубке. Материалы трубок могут быть изменены в соответствии с необходимыми условиями процесса. Трубки Бурдона могут работать в диапазоне давлений от 0,1 до 700 МПа. Они также портативны и не требуют особого обслуживания; однако они могут использоваться только для статических измерений и имеют низкую точность.

Типы трубок Бурдона включают C-образные, спиральные (более спиральные трубки C-типа), спиральные и прямые трубки Бурдона. Манометры C-типа могут использоваться при давлениях, приближающихся к 700 МПа; у них есть минимальный рекомендуемый диапазон давления — 30 кПа (т.е. он недостаточно чувствителен для перепада давления менее 30 кПа).

Сильфон

Сильфонные элементы имеют цилиндрическую форму и содержат множество складок. Они деформируются в осевом направлении (сжатие или расширение) при изменении давления.Давление, которое необходимо измерить, прикладывается к одной стороне сильфона (внутри или снаружи), в то время как атмосферное давление находится на противоположной стороне. Абсолютное давление можно измерить, откачав воздух из внешнего или внутреннего пространства сильфона, а затем измерив давление на противоположной стороне. Сильфоны могут быть подключены только к двухпозиционному переключателю или потенциометру и используются при низких давлениях, <0,2 МПа, с чувствительностью 0,0012 МПа.

Мембраны

Элементы диафрагмы изготовлены из круглых металлических дисков или гибких элементов, таких как резина, пластик или кожа.Материал, из которого изготовлена ​​диафрагма, зависит от того, использует ли он эластичность материала или ему противостоит другой элемент (например, пружина). Мембраны, изготовленные из металлических дисков, обладают упругими характеристиками, в то время как диафрагмы из гибких элементов противопоставляются другому упругому элементу. Эти мембранные датчики очень чувствительны к быстрым изменениям давления. Металлический тип может измерять максимальное давление примерно 7 МПа, в то время как эластичный тип используется для измерения чрезвычайно низкого давления (.1 кПа — 2,2 МПа) при подключении к емкостным преобразователям или датчикам дифференциального давления. Примеры диафрагм включают плоские, гофрированные и капсульные диафрагмы. Как отмечалось ранее, диафрагмы очень чувствительны (0,01 МПа). Они могут измерять дробные перепады давления в очень незначительном диапазоне (скажем, в дюймах водяного столба) (эластичный тип) или больших перепадах давления (приближаясь к максимальному диапазону 207 кПа) (металлический тип).

Мембранные элементы очень универсальны — они обычно используются в очень агрессивных средах или в условиях экстремального избыточного давления.

Здесь показаны примеры этих датчиков давления с упругим элементом.

Электрические датчики

Сегодня датчики

не обязательно подключаются только к стрелке стрелочного указателя манометра для индикации давления, но также могут служить для преобразования технологического давления в электрический или пневматический сигнал, который может передаваться в диспетчерскую, из которой определяется показание давления. Электрические датчики берут заданную механику упругого датчика и включают в себя электрический компонент, тем самым повышая чувствительность и увеличивая количество случаев, в которых вы могли бы использовать датчик.Типы датчиков давления: емкостные, индуктивные, реактивные, пьезоэлектрические, тензометрические, вибрационные и потенциометрические.

Емкостный

Емкостный датчик состоит из конденсаторов с параллельными обкладками, соединенных с диафрагмой, которая обычно металлическая и подвергается действию технологического давления с одной стороны и эталонного давления с другой. Электроды прикреплены к диафрагме и заряжаются высокочастотным генератором. Электроды воспринимают любое движение диафрагмы, и это изменяет емкость.Изменение емкости обнаруживается подключенной схемой, которая затем выводит напряжение в соответствии с изменением давления. Датчик этого типа может работать в диапазоне 2,5–70 МПа с чувствительностью 0,07 МПа.

Пример емкостного датчика давления показан справа.

Индуктивная

Индуктивные датчики давления соединяются с диафрагмой или трубкой Бурдона. К упругому элементу прикреплен ферромагнитный сердечник, имеющий первичную и 2 вторичные обмотки.В первичную обмотку подается ток. Когда сердечник отцентрирован, на две вторичные обмотки будет наведено одинаковое напряжение. Когда сердечник движется с изменением давления, соотношение напряжений между двумя вторичными обмотками изменяется. Разница между напряжениями пропорциональна изменению давления.

Пример индуктивного датчика давления с диафрагмой показан ниже. Для этого типа датчика давления камера 1 является эталонной камерой с эталонным давлением P ₁ , поступающим в камеру, и катушкой, заряжаемой эталонным током.Когда давление в другой камере изменяется, диагфрагма перемещается и индуцирует ток в другой катушке, который измеряется и дает меру изменения давления.

Их можно использовать с любым эластичным элементом (хотя обычно он соединяется с диафрагмой или трубкой Бурдона). Полученное значение давления будет определяться калибровкой напряжения. Таким образом, диапазон давления, в котором может использоваться этот датчик, определяется соответствующим упругим элементом, но находится в диапазоне от 250 Па до 70 МПа.

Относительный

Датчики относительного давления также заряжают ферромагнитный сердечник. При изменении давления гибкий элемент перемещает ферромагнитную пластину, что приводит к изменению магнитного потока контура, который можно измерить. Ситуация, в которой можно было бы использовать отражающий электрический элемент, — это ситуация, в которой индуктивный датчик не производит достаточно точных измерений. Диапазон давления 250 Па — 70 МПа с чувствительностью 0,35 МПа.

Пример реактивного датчика давления можно увидеть справа.

Пьезоэлектрический

В пьезоэлектрических датчиках используется кварцевый датчик. Когда к кристаллу прикладывают давление, он деформируется и создается небольшой электрический заряд. Измерение электрического заряда соответствует изменению давления. Этот тип датчика имеет очень быстрое время отклика на постоянные изменения давления. Подобно реактивному электрическому элементу, пьезоэлектрический элемент очень чувствителен, но реагирует намного быстрее. Таким образом, если время имеет существенное значение, был бы желателен пьезоэлектрический датчик.Диапазон давления 0,021 — 100 МПа с чувствительностью 0,1 МПа.

Справа — пример пьезоэлектрического датчика давления.

Потенциометрический

Потенциометрические датчики имеют рычаг, механически прикрепленный к упругому элементу измерения давления. При изменении давления упругий элемент деформируется, в результате чего рычаг перемещается назад или вперед через потенциометр, и выполняется измерение сопротивления. Эти чувствительные элементы действительно обладают оптимальным рабочим диапазоном, но, по-видимому, их разрешение ограничено многими факторами.Таким образом, это датчики низкого уровня, которые мало используются. Обладая низкой чувствительностью и рабочим диапазоном, они могут лучше всего подходить в качестве дешевого детектора для оценки грубого процесса. Диапазон давления составляет 0,035–70 МПа с чувствительностью 0,07–0,35 МПа.

Пример потенциометрического датчика давления показан справа.

Тензодатчик

Тензодатчик обнаруживает изменения давления, измеряя изменение сопротивления цепи моста Уитстона.Как правило, эта схема используется для определения неизвестного электрического сопротивления путем уравновешивания двух секций мостовой схемы таким образом, чтобы соотношение сопротивлений в одной секции () было таким же, как и в другой секции (), что приводило к нулевому показанию в гальванометр в центральной ветви. Одна из секций содержит неизвестный компонент, сопротивление которого необходимо определить, а другая секция содержит резистор с известным сопротивлением, которое можно изменять. Схема моста Уитстона показана ниже:

Тензодатчик размещает датчики на каждом из резисторов и измеряет изменение сопротивления каждого отдельного резистора из-за изменения давления.Сопротивление определяется уравнением, где ρ = удельное сопротивление провода, L = длина провода и A = площадь поперечного сечения провода. При изменении давления провод либо удлиняется, либо сжимается, поэтому на одном резисторе требуется датчик сжатия, а на другом — датчик удлинения. Чтобы контролировать влияние температуры (провод также может удлиняться или сжиматься при изменении температуры), на оставшиеся два резистора помещают пустой датчик. Эти датчики часто являются полупроводниками (N-типа или P-типа).Таким образом, их чувствительность намного выше, чем у их металлических аналогов; однако с большей чувствительностью приходит более узкий функциональный диапазон: температура должна оставаться постоянной, чтобы получить достоверные показания. На эти датчики сильно влияют колебания температуры (в отличие от других типов электрических компонентов). Диапазон давления 0 — 1400 МПа при чувствительности 1,4 — 3,5 МПа.

Пример тензодатчика без скрепления показан ниже. При этом используются тросы, чувствительные к деформации, один конец прикреплен к неподвижной раме, а другой конец прикреплен к подвижному элементу, который перемещается при изменении давления.
Пример клееного тензодатчика можно увидеть ниже. Он помещается поверх диафрагмы, которая деформируется при изменении давления, натягивая провода, прикрепленные к диафрагме.

Вибрационный элемент

Датчики давления вибрирующего элемента работают путем измерения изменения резонансной частоты вибрирующего элемента. По проводу пропускается ток, который вызывает электродвижущую силу внутри провода. Затем сила усиливается и вызывает колебания проволоки.Давление влияет на этот механизм, воздействуя на саму проволоку: увеличение давления снижает натяжение внутри проволоки и, таким образом, снижает угловую частоту колебаний проволоки. При измерении абсолютного давления датчик помещается в цилиндр под вакуумом. Эти датчики измерения абсолютного давления очень эффективны: они дают воспроизводимые результаты и не сильно зависят от температуры. Однако им не хватает чувствительности при измерениях, поэтому они не были бы идеальными для процесса, в котором требуется мониторинг мельчайших давлений.Диапазон давлений 0,0035 — 0,3 МПа с чувствительностью 1Е-5 МПа.

Датчик давления с вибрирующей проволокой показан ниже.
Вибрирующий датчик давления в цилиндре (для абсолютного давления) показан ниже.

Датчики вакуума

Такие датчики могут измерять чрезвычайно низкое давление или вакуум, относящиеся к давлению ниже атмосферного. Помимо диафрагменных и электрических датчиков, предназначенных для измерения низкого давления, существуют также датчики теплопроводности и датчики ионизации.

Приборы для измерения теплопроводности

Принцип заключается в изменении теплопроводности газа при изменении давления. Однако из-за отклонения от поведения идеального газа, при котором взаимосвязь между этими двумя свойствами является линейной, датчики такого типа, которые также называются датчиками Пирани, могут использоваться только при низких давлениях в диапазоне от (0,4E-3 до 1.3E-3) МПа. Они также являются удивительно чувствительными элементами (могут обнаруживать изменения на 6E-13 МПа).

В этих датчиках через спиральную нить накала проходит ток, который нагревает катушку.Изменение давления изменяет скорость теплопроводности от нити накала, что приводит к изменению ее температуры. Эти изменения температуры могут быть обнаружены термопарами в датчике, которые также подключены к эталонным нитям нити в датчике как часть цепи моста Уитстона.

Пример датчика Пирани можно найти здесь: www.bama.ua.edu/~surfspec/vacbasics_files/image046.jpg

Ионизационные манометры

Эти типы датчиков делятся на две категории: с горячим катодом и с холодным катодом.Для датчиков с горячим катодом электроны испускаются нагретыми нитями, в то время как для датчиков с холодным катодом электроны высвобождаются из катода из-за столкновения ионов. Электроны ударяются о молекулы газа, попадая в датчик, образуя положительные ионы, которые собираются и вызывают протекание ионного тока. Количество образующихся катионов связано с плотностью газа и, следовательно, с измеряемым давлением, а также с используемым постоянным электронным током, следовательно, поток ионного тока является прямой мерой давления газа.Оба они являются высокочувствительными приборами и поэтому наиболее подходят для измерения фракционного давления. Датчики с горячим катодом даже более чувствительны, чем датчики с холодным катодом, и могут измерять давления около 10 ^-8 Па. Их чувствительность находится в диапазоне от (1E-16 до 1E-13) МПа

Пример ионизационного датчика можно найти здесь: www.bama.ua.edu/~surfspec/vacbasics_files/image049.jpg

Руководство для начинающих по датчикам дифференциального давления

Эта статья представляет собой простое и неформальное руководство с иллюстрациями, призванное помочь новичкам понять принципы работы датчиков дифференциального давления.

1. Что такое давление?

Давление возникает при приложении силы к области. Это означает, что мы можем увеличить давление, увеличивая силу или уменьшая площадь. Мы также склонны думать о силе с точки зрения веса (это верно, только если гравитация постоянна). Например, сила, создаваемая 1 фунтом веса из-за силы тяжести, действующей на 1 дюйм x 1 дюйм (1 кв. Дюйм), создаст давление 1 фунт / кв. Дюйм, это часто записывается как 1 фунт на квадратный дюйм (1 фунт на квадратный дюйм).Если бы тот же 1 фунт прилагал силу только к половине площади, мы бы фактически сказали, что давление было равно 2 фунтам на квадратный дюйм. В нашем повседневном опыте мы можем накачать наши автомобильные шины до 26 фунтов на квадратный дюйм.

Мы также испытываем давление в виде погодных условий (или атмосферного давления). Это можно рассматривать как силу, подавляемую атмосферой над нашими головами. С изменением атмосферного давления меняется и погода. Высокое давление обычно относится к ясным солнечным дням, а низкое — к пасмурным.

Если вернуться к нашим автомобильным шинам, на стенку шины действуют два давления. Давление атмосферы на внешней стороне шины и давление, которое мы читаем на манометре, когда накачивали шину.

2. Какие существуют типы измерения давления?

Используя приведенный выше пример, мы можем проиллюстрировать 3 типа измерения давления.

a) Манометрическое давление — (давление в шине) или (разница между абсолютным давлением и атмосферным давлением)
б) Абсолютное давление — (комбинированное атмосферное давление и давление в шинах)
в) Дифференциальное давление — (разница между любыми двумя измеренными давлениями)

Но все они связаны друг с другом

a) Манометрическое давление измеряется относительно атмосферного давления (см. Fg.3).

Измерение давления, которое измеряет разницу между атмосферным давлением и давлением в шине, называется Манометрическое давление . Чтобы избежать путаницы, мы обычно добавляем «g» к единицам измерения, например. Фунт на квадратный дюйм манометра (фунтов на квадратный дюйм).

Все манометры, датчики, преобразователи и преобразователи, которые измеряют манометрическое давление, фактически измеряют разницу между атмосферным давлением и давлением, которое необходимо измерить, как показано на рис.

Если вы хотите узнать больше по этой теме, почему бы не связаться с одним из наших технических специалистов.

б) Абсолютное давление измеряется относительно вакуума.
В некоторых случаях может иметь значение изменение атмосферного давления. В этом случае мы можем измерить разницу между вакуумом и шиной. Это называется измерением абсолютного давления и позволяет прибавить атмосферное давление к давлению в шинах.как показано на рис. 2

Таким образом, абсолютное давление равно избыточному давлению и атмосферному давлению.

Если вы хотите узнать больше по этой теме, почему бы не связаться с одним из наших технических специалистов.

c) Дифференциальное давление не измеряется относительно определенного эталонного давления (см. Fg.4).

В отличие от датчиков избыточного или абсолютного давления, датчики дифференциального давления не пытаются зафиксировать эталонное давление.Важно отметить, что увеличение дифференциала может быть результатом увеличения одного из давлений или уменьшения другого.

Увеличение перепада давления произойдет, если P1 станет меньше. ИЛИ , если P2 станет больше. Аналогичным образом, уменьшение перепада давления произойдет, если P1 станет больше, ИЛИ, если P2 станет меньше. Измерение перепада давления не касается того, является ли нижнее из двух давлений вакуумом, атмосферным или каким-либо другим давлением.Его интересует только разница между ними. Как показано на Фиг.4

Установлены основы измерения дифференциального давления.

Не все преобразователи, датчики, датчики и преобразователи перепада давления, которые измеряют перепад давления, на самом деле измеряют разницу между двумя давлениями, как показано на рис. Некоторые устройства пытаются измерить два манометрических давления, а затем математически вычислить разницу.Этот метод, на наш взгляд, ошибочен, так как он содержит неопределенность четырех измерений давления. Если вы хотите узнать больше об этом, почему бы не связаться с одним из наших технических специалистов.

3. Где используется измерение дифференциального давления (DP)?

Измерение перепада давления широко используется в бытовых и промышленных применениях. Часто это основа других измерений, таких как расход, уровень, плотность, вязкость и даже температура.Чаще всего это уровень и поток.

DP Измерение расхода (рис. 5) — одно из наиболее распространенных приложений для датчиков дифференциального давления. Измеряя разницу в давлении жидкости, когда жидкость течет по трубе, можно рассчитать скорость потока.

Расходомеры дифференциального давления имеют первичный и вторичный элемент. Вообще говоря, первичный элемент предназначен для создания разницы давлений по мере увеличения потока.Существует много различных типов первичных элементов, наиболее распространенными из которых являются диафрагма, трубка Вентури, сопло и трубка Пито.

Вторичным элементом расходомера является датчик перепада давления. Он предназначен для максимально точного измерения перепада давления, создаваемого первичным элементом. В частности, важно, чтобы на измерение дифференциального давления не влияли изменения давления жидкости, температуры или других свойств, таких как температура окружающей среды.

Хороший датчик dp гарантирует, что перепад давления измеряется точно независимо от других изменяющихся параметров, и надежно передает сигнал, представляющий перепад давления. В случае датчика расхода dp выходной сигнал может также включать извлечение квадратного корня. Хотя в наши дни это обычное дело, чтобы эта функция была реализована в вычислителе потока системы Dcs.

Выходной сигнал промышленного преобразователя DP, вероятно, будет 4–20 мА, но он также может включать в себя цифровые коммуникации, такие как HART, Profibusm Fieldbus, Modbus 485 RTU или один из многих других протоколов связи.Цель состоит в том, чтобы обеспечить электрический сигнал для передачи на прибор дистанционного управления технологическим процессом. См. Рис-5.

Теперь мы узнали, что такое дифференциальное давление и как оно используется, теперь мы можем сосредоточить наше внимание на самом датчике дифференциального давления

4. Что такое датчик дифференциального давления?

Самый распространенный и полезный промышленный прибор для измерения давления — это преобразователь дифференциального давления.Это оборудование будет определять разницу в давлении между двумя портами и генерировать выходной сигнал, относящийся к откалиброванному диапазону давления.

Промышленные преобразователи дифференциального давления состоят из двух корпусов (см. Рис. 6). Чувствительный элемент давления расположен в нижней половине, а электроника — в верхней половине. Он будет иметь два порта давления, обозначенные как «Высокое» и «Низкое». Не обязательно, чтобы порт высокого давления всегда находился под высоким давлением, а порт низкого давления всегда под низким давлением.Эта маркировка имеет отношение к влиянию порта на выходной сигнал. Этот момент поясняется на рис. 7 (см. Рис. 7).

На этом этапе мы попытаемся объяснить внутреннюю конструкцию передатчика.

5. Конструкция преобразователя дифференциального давления:

Преобразователь дифференциального давления состоит из трех функциональных частей.

1) Датчик прямого давления (расположен в нижнем корпусе).
Большинство промышленных преобразователей перепада давления оснащены диафрагмой в качестве чувствительного элемента давления. Эта диафрагма — механическое устройство. Он расположен между двумя впускными отверстиями под давлением. Диафрагма будет отклоняться под действием приложенного давления.

Это поясняется на Фиг.7. Это отклонение преобразуется в электрический сигнал. Обычно это делают датчики. Обычно используются следующие датчики: (а) тензодатчик (б) дифференциальная емкость (в) вибрирующая проволока.Выходной сигнал датчика пропорционален приложенному давлению.

2) Электронный блок: электрический сигнал, генерируемый датчиком в нижней камере, находится в диапазоне только милливольт.
Этот сигнал должен быть усилен до диапазона 0-5 В или 0-10 В или преобразован в 4-20 мА для дальнейшей передачи на удаленный прибор. Этот верхний корпус является передающей частью передатчика DP, в которой находится электронный блок. См. Рис.7 для дальнейших пояснений.

3) 2-проводной датчик тока 4-20 мА:
Генерируется постоянный выходной ток, который прямо пропорционален диапазону давления датчика дифференциального давления. Нижний диапазон составляет 4 мА, а верхний диапазон — 20 мА. На этот регулируемый токовый выход не влияют изменения импеданса нагрузки и колебания напряжения питания. На этот выход 4-20 мА накладывается цифровая связь по протоколу BRAIN или HART FSK.

6.Промышленное применение преобразователей дифференциального давления:

Датчики дифференциального давления находят неограниченное количество промышленных применений.

• Измерение расхода нефти и газа на суше, на море и под водой.
• Установки очистки воды и сточных вод. Он в основном используется для контроля фильтров на этих заводах.
• Используется для мониторинга спринклерных систем.
• Дистанционное зондирование систем отопления для пара или горячей воды.
• Можно контролировать перепады давления на клапанах.
• Контроль управления насосом.

В этой статье рассмотрены основные аспекты датчиков дифференциального давления. Вы также можете ознакомиться с нашим ассортиментом датчиков дифференциального давления или связаться с нами, если у вас есть конкретное применение, которое вы хотели бы обсудить.