Устройство и использование преобразователей давления

Давление – одна из важнейших физических характеристик наряду с температурой, без которой невозможно представить себе осуществление большинства технологических процессов на производстве. Измерительные преобразователи давления позволяют измерять уровень давления, непрерывно преобразуя его в унифицированный выходной сигнал постоянного напряжения и тока, а также в цифровой сигнал, который выводится на пульт управления оператора.

Данный тип контрольно-измерительного оборудования используется для автоматического контроля, управления и регулирования технологических процессов в различных отраслях. Без него невозможно представить нормальное и стабильное функционирование систем отопления, водообработки, вентиляции и кондиционирования воздуха, гидравлических систем и холодильной техники, дизельных двигателей, счетчиков и расходомеров, испытательных стендов, уровнемеров. Контрольно-измерительная аппаратура отлично зарекомендовала себя практически во всех отраслях производства – от изготовления продуктов питания до атомной промышленности.

Принцип действия преобразователей основан на свойствах упругой деформации чувствительных сенсоров. На них установлены полупроводниковые тензорезисторы, которые включены оборудование по схеме моста Уилсона. Измеряемая среда через штуцер попадает в рабочую полость датчика, что вызывает деформация чувствительной диафрагмы. В результате меняется геометрия тензорезисторов, их электрическое сопротивление. В итоге приложенное давление преобразуется в электрический выход, т.е. переменный ток или напряжение, характеристики которого легко измерить и определить исходные параметры газовой среды.

Принцип работы и классификация

Функционал преобразователей давления основан на измерении разницы двух сред, которые воздействуют на чувствительный элемент датчика – измерительную мембрану. Одно давление выбирается за опорное, именно относительно него проводятся измерения контролируемой среды. В зависимости от того, какое давление выбрано в качестве опорного, датчики классифицируются на:

• Преобразователи абсолютного давления. Используются для измерения давления газоообразных и жидких сред на производстве. В качестве опорного показателя выбирается вакуум. Чтобы его обеспечить, их внутренней полости чувствительного элемента откачивается воздух. Самым распространенным прибором такой категории является барометр, который используется в метеорологии и быту.
• Преобразователи избыточного давления. Применяются для контроля за состоянием жидких и газообразных сред. За опорный показатель берется давление атмосферного воздуха, для чего одна сторона чувствительной измерительной мембраны соединяется с окружающей среды.
• Преобразователи разности (дифференциального давления). Такое оборудование позволяет точно измерить расход газа, пара, жидкости или ее уровня. Давление подается на обе стороны, а характеристики выходного электрического сигнала напрямую зависят от разности величин.
• Преобразователи гидростатического давления. Измеряют параметры столба жидкости, зависящие от его высоты и плотности среды. Показатели атмосферного давления не влияют на точность измерений за счет компенсации от капиллярной трубки.