А) цельнонатянутый; б) сварной

3. Электрические манометры

Действие электрических манометров основано на зависимости электрических параметров манометрического преобразователя от измеряемого давления. Измеряемое давление, оказывая воздействия на чувствительный элемент, изменяет его собственные электрические параметры: сопротивление, ёмкость, частоту или заряд, которые становятся мерой этого давления. К электрическим манометрам относятся пьезоэлектрические, манометры с тензопреобразователями, ионизационные.

Пьезоэлектрические манометры

Принцип действия пьезоэлектрических манометров основан на пьезоэлектрическом эффекте, сущность которого состоит в возникновении электрических зарядов на поверхности сжатой кварцевой пластины, которая вырезается перпендикулярно электрической оси кристаллов кварца. Схема пьезоэлектрического манометра представлена на рис.2.9.

Рис. 2.9 Схема пьезоэлектрического манометра

Измеряемое давление с помощью мембраны 1 преобразуется в усилие, сжимающее кварцевые пластины 2. Электрический заряд, возникающий на металлизированных плоскостях 3 под действием усилия F со стороны мембраны 1, определяется выражением

,

где р –давление, действующее на металлическую мембрану 1 с эффективной площадью S; k – пьезоэлектрическая постоянная, Кл/Н.

Напряжение на входе усилителя, подключённого к выходу пьезопреобразователя, определяется общей ёмкостью измерительной цепи С:

.

Кварц в отличие от других сегнетоэлектриков, обладающих пьезоэффектом, является механически прочным и имеет высокую жёсткость.

Пьезоэлектрическая постоянная, составляющая около Кл/Н, отличается стабильностью и слабой зависимостью от температуры, что позволяет использовать пьезопреобразователи для измерения давления высокотемпературных сред. Из-за утечки заряда пьезоэлектрические преобразователи не используются для измерения статических давлений. С целью повышения чувствительности несколько кварцевых пластин включаются параллельно. Верхний предел измерения давления у этих приборов достигает 100 МПа (1000 кгс/см²).

Манометры с тензопреобразователями (тензорезисторные манометры)

Тензорезисторные манометры по быстродействию приближаются к пьезоэлектрическим манометрам. В манометрах с тензопреобразователями используется зависимость активного сопротивления проводника или полупроводника от степени его деформации. Тензорезисторные манометры представляют собой мембраны, на которых размещены проволочные, фольговые или полупроводниковые резисторы, сопротивление которых меняется при деформации мембраны под действием давления.

На рис.2.10 показана схема устройства тензорезисторов, которые представляют собой спираль, состоящую из нескольких петель проволоки, наклеенную на тонкую бумажную, плёночную или лаковую основу. Сверху спираль закрывают такой же тонкой бумагой или плёнкой.

Фольговые преобразователи изготавливаются из металлической фольги толщиной 0,001-0,01 мм вытравливанием.

А б

Рис. 2.10 Схема устройства тензопреобразователя:

А) проволочного; б) фольгового

Схема преобразователя «Сапфир 22» типа ДИ, предназначенного для измерения избыточных давлений с верхним пределом измерения 0,4 МПа и выше, представлена на рис.2.11. Чувствительным элементом манометра является двухслойная мембрана 1. Измеряемое давление действует на металлическую мембрану, к которой сверху припаяна сапфировая мембрана с тензорезисторами. Элементы измерительной схемы и усилитель находятся в блоке 2.

Рис.2.11 Схема измерительного преобразователя давлений ДИ

Приборы выпускаются в нескольких модификациях, предназначенных для измерения избыточного давления (ДИ), вакуума (ДВ), избыточного давления и вакуума (ДИВ), абсолютного давления (ДА), разности давлений (ДД), гидростатического давления (ДГ).

Ионизационные манометры

Ионизационные манометры — наиболее чувствительные измерительные приборы для очень низких давлений. Для измерения давления в диапазоне 10^-1…10^-8 Па используются ионизационные манометры. Они измеряют давление косвенно через измерение ионов образующихся при бомбардировке газа электронами. Чем меньше плотность газа, тем меньше ионов будет образовано. Термоэлектроны соударяются с атомами газа и генерируют ионы. Ионы притягиваются к электроду под подходящим напряжением, известным как коллектор. Ток в коллекторе пропорционален скорости ионизации, которая является функцией давления в системе. Таким образом, измерение тока коллектора позволяет определить давление газа. Имеется несколько подтипов ионизационных манометров.

Большинство ионных манометров делятся на два вида: горячий катод и холодный катод. Третий вид — это манометр с вращающимся ротором более чувствителен и дорог, чем первые два. В случае горячего катода электрически нагреваемая нить накала создаёт электронный луч. Электроны проходят через манометр и ионизуют молекулы газа вокруг себя. Образующиеся ионы собираются на отрицательно заряженном электроде. Ток зависит от числа ионов, которое, в свою очередь, зависит от давления газа. Принцип манометра с холодным катодом тот же, исключая, что электроны образуются в разряде созданным высоковольтным электрическим разрядом.

Схема ионизационного манометра с горячим катодом представлена на рис. 2.12. Основным элементом манометра является стеклянная манометрическая лампа, содержащая катод 1, который находится внутри анодной сетки 2, окруженной цилиндрическим ионным коллектором 3.

Рис. 2.12 Схема ионизационного манометра

Эжектируемые раскаленным катодом электроны ускоряются положительным напряжением, приложенным между анодом и катодом. При движении электроны ионизируют молекулы разреженного газа. Положительные ионы попадают на отрицательно заряженный коллектор 3. При постоянстве анодного напряжения и электронной эмиссии величина коллекторного тока I_к зависит от измеряемого давления.

10. Преобразователи давления с унифицированными пневматическими и электрическими сигналами.

Датчик давления.

Это устройства, физические параметры которого изменяются в зависимости от давления измеряемой среды (жидкости, газы, пар). В датчиках давление измеряемой среды преобразуется в унифицированный пневматический, электрический сигналы или цифровой код. Датчики давления находят широкое применение в системах управления технологическими процессами. Давление один из важнейших параметров многих производственных циклов.

Датчики давления используются для измерения давления в различных (в том числе агрессивных) средах. Стандартные датчики измеряют абсолютное, дифференциальное и относительное давление в различном диапазоне. Также датчик может замерять расход жидкости и ее уровень. Активное применение датчики давления нашли практически во всех отраслях современной промышленности: например, в энергетике.

Каждая модель датчика, выпускаемая производителем, имеет несколько исполнений, отличных друг от друга типом механических и электрических соединений, выходным сигналом, наличием разделителя, дисплея, радиатора. При этом принцип работы датчика одной модели и основные конструкторские решения остаются одинаковыми, вне зависимости от исполнения модели.

Основной элемент любого датчика давления – чувствительный элемент. Он отвечает за точность измерения (величину погрешности), долговечность и надежность датчика. В каталоге компании «РИЗУР» вы можете выбрать датчики Fuji Electrics с наиболее высокой точностью (0,04%) и малогабаритные датчики BD Sensors, а также преобразователи давления этих и других производителей.

Преобразователи давления

Преобразователи давления используются для трансформации значения давления абсолютного, избыточного, гидростатического, разрежения, а также разности давления жидких сред и трансформации значения уровня в токовый унифицированный выходной сигнал и сигнал цифровой на базе протокола HART. Также преобразователи давления могут трансформировать значения уровня жидкости и расхода газа и жидкости.

Поскольку давление является одним из важнейших параметров многих производственных процессов, преобразователи пользуются высоким спросом для монтажа в автоматических системах управления производством. В каталоге компании «РИЗУР» вы найдете преобразователи давления отечественного и иностранного производства различного исполнения. Модели имеют точность от 0,25 до 1%. Все продукция прошла сертификацию, что подтверждено документально. Это позволяет гарантировать точность оборудования, его соответствие заявленным характеристикам, качество, долговечность и надежность. Каждая модель в каталоге подробно описана, что позволит вам быстро определиться с выбором и приобрести КИПиА наиболее соответствующие вашим ожиданиям.

Унифицированные сигналы ГСП

Унифицированный сигнал ГСП — сигнал дистанционной передачи ин­формации с унифицированными параметрами,, обеспечивающий информацион­ную связь и совместимость приборов и средств ГСП.

Пределы изменения аналоговых пневматических унифицированных входных и выходных сигналов ГСП в рабочем диапазоне (ГОСТ 26015—83) составляют 20—100 кПа (0,2—1,0 кгс/см2).

Уровни дискретных пневматических унифицированных входных и выход­ных сигналов ГСП (ГОСТ 26015—83) зависят от значений условных сигналов и составляют: для «0» не менее 0 и не более 10 кПа (0 и 0,1 кгс/см2); для «1» не менее 110 и не более 154 кПа (1,1 и 1,54 кгс/см2).

Номинальные значения давления воздуха питания приборов и устройств согласно ГОСТ 13053—76 составляют: для приборов и устройств получения информации о состоянии процесса, преобразования и хранения информации (измерительные преобразователи, регуляторы, контрольно-измерительные приборы, вычислительные и функциональные устройства) — 0,14 МПа (1,4 кгс/см2);

для приборов и устройств ввода, вывода и использования информации и вспомогательных (исполнительные механизмы, сигнализаторы, панели управления и контроля н др.) — 0,14; 0,25; 0,4; 0,6; 1,0 МПа (1,4; 2,5; 4,0; 6,0 или 10,0 кг/см2).

Параметры электрических унифицированных входных и выходных сиг­налов тока и напряжения в рабочем диапазоне установлены ГОСТ 9895—78, ГОСТ 26010—83, ГОСТ 26011—83, ГОСТ 26013—83, ГОСТ 26014—83.

Для аналоговых токовых входных и выходных сигналов постоянного тока, мА, пределы их изменения составляют: 0—5; (—5) — 0—5; 0—20; (—20) — 0 — 20; (+ 4) — 20.

Для аналоговых входных и выходных сигналов напряжения постоян­ного тока, В, пределы их изменения составляют: 0—1; (— I)—0—1; 0—5; (— 5) — 0—5; +1—5; 0—10; (— 10) — 0 — 10.

Входные сопротивления прибора или устройства с входными сигналами постоянного тока, Ом, должны быть: для сигналов 0 — 5; (— 5) — 0 — 5 мА; для сигналов 0 — 20; (— 20) — 0—20; +4 — 20 мА — не более 200 Ом; для сигнала (— 100) — 0—100 мА — не более 150 Ом.

Нагрузочное сопротивление (сопротивление прибора и линии связи), при' котором устанавливаются пределы изменения выходных сигналов по­стоянного тока, должно быть:

в диапазоне с верхними пределами:

2,5 кОм — для сигналов 0—5; (— 5) — 0—5 мА; 1,0 кОм — для сигналов 0—20; {— 20) — 0—20; + 4 —20 мА;

в диапазоне с нижними пределами:

1,0 кОм — для сигналов 0—5; (— 5) — 0—5; (+ 1) — 5 В; 2,0 кОм — для сигналов 0—10; (— 10) — 0—10 В.

Номинальные пределы изменения сигналов напряжения переменного тока частотой 50 и 400 Гц составляют: 0—5; (— 1)—0—1; 0—2 В.

Для приборов и устройств с сигналами напряжения переменного тока частотой 50 Гц, основанных на изменении взаимной индуктивности, пределы изменения взаимной индуктивности составляют: 0—10; (— 10) —0 — (+10); 0—20 мГн.

Параметры электрические частотные непрерывные входные и выходные, используемые для информационной связи между приборами и устройствами ГСП, устанавливаются ГОСТ 26.010—80. В общепромышленных системах наи­более широко применяются частотные сигналы с диапазоном 2—4 или 4—8 кГц.

Параметры электрических входных и выходных сигналов тока и напря­жения с дискретно изменяющимися амплитудой, длительностью, фазой и частотой, предназначенных для информационной сеязи между приборами и средствами ГСП, устанавливаются ГОСТ 26013—83. Номинальные значения амплитуд (верхнего уровня) частотных сигналов могут иметь следующие зна­чения: 0,6; 1,2; 2,4; 6; 12; 24; 27; 48; 60; 110; 220 В — для напряжения: 1; 2; 5; 10; 20; 50; 100; 200; 500; 1000; 2000 мА — для токов.

Номинальные значения напряжения питания постоянного и переменного тока приборов и устройств устанавливаются ГОСТ 21128—83; для перемен­ного однофазного частотой 50 Гц — 12; 24; 36; 40; 220; 380; 660 В; для перемен­ного трехфазного частотой 50 Гц — 40; 220; 380; 660 В; для постоянного— 12; 24; 27; 36; 48; 60; 11О; 220; 440 В.

Основные виды унифицированных сигналов ГСП.

11. Автоматизация измерений давления в ИК ИИС.

12. Уровнемеры: поплавковые и буйковые.

ЧТО ПРОИСХОДИТ, КОГДА МЫ ССОРИМСЯ Не понимая различий, существующих между мужчинами и женщинами, очень легко довести дело до ссоры...

Конфликты в семейной жизни. Как это изменить? Редкий брак и взаимоотношения существуют без конфликтов и напряженности. Через это проходят все...

Система охраняемых территорий в США Изучение особо охраняемых природных территорий(ООПТ) США представляет особый интерес по многим причинам...

Что вызывает тренды на фондовых и товарных рынках Объяснение теории грузового поезда Первые 17 лет моих рыночных исследований сводились к попыткам вычис­лить, когда этот...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: