Датчик давление: Датчики давления промышленные: принцип работы, устройство, применение

Что такое датчик давления, типы и технические характеристики

Содержание:

1. Что такое датчик давления
2. Типы датчиков
3. Технические характеристики и преимущества
4. Устройство датчика давления
5. Области применения
6. Как выбрать

Точные измерительные приборы – важная составляющая деятельности всех современных отраслей хозяйства. Они служат для своевременного учета расхода разных жидкостей, нужны в работе с газовыми смесями и паром.

Кроме классических расходомеров, обладающих различными принципами действия, часто применяются еще и электронные приборы, измеряющие давление. Подобные устройства – обязательный элемент большей части измерительных комплексов и теплосчетчиков. Они часто входят в состав систем, служащих для осуществления автоматического контроля.

Так называемые датчики давления востребованы на предприятиях энергетического комплекса, в производстве продуктов питания, нефтеперерабатывающей сфере и других отраслях, где требуется знать цифровое значение давления для обеспечения бесперебойной и безопасной работы оборудования.

Что такое датчик давления

Датчик давления – это прибор, предназначенный для мониторинга давления в жидкостной либо газообразной среде с передачей сигнала о полученных измерениях на соответствующее оборудование. Это необходимо для своевременной корректировки параметров различных технологических процессов.

Датчик для измерения давления является компактным устройством, представляющим собой жидкокристаллический дисплей в алюминиевом корпусе. В него входят специальные трубки, которые оценивают давление конкретной среды – жидкости, газа или пара, а затем преобразовывают его либо выводят на экран его числовое значение при помощи аналогового или цифрового сигнала.

Принцип осуществления деятельности данного прибора напрямую зависит от типа измеряемого давления:

• абсолютное – полное значение по отношению к принятому нулю (точке перехода вакуума в давление),
• дифференциальное – диапазон давления между двумя заданными точками,
• избыточное – значение по отношению к атмосферному давлению.

Типы датчиков

Датчики давления используются преимущественно в пищевом или же химическом производстве. Особенно интересным вариантом можно назвать практичный и современный интеллектуальный датчик, служащий для измерения абсолютного давления, а также реализующий измерение относительно величины абсолютного вакуума. Данное измерение наиболее часто применяется там, где необходимо произвести быстрый учет давления газа, пара или же тепловой энергии.

По конструкции элементов чувствительности датчики делятся на волоконно-оптические и оптоэлектронные. Первые включают оптический волновод и определяют давление в результате поляризации света. Вторые проводят свет через многослойную конструкцию, каждый слой которой меняет его свойства в зависимости от давления среды.

По виду измерений для датчиков давления принята следующая классификация:

1. Датчик дифференциального давления помогает удачно решать задачи по учету расходования замеряемой среды. Принцип его действия заключается в замере разностей давления между двумя находящимися рядом полостями – плюсовой и минусовой. Он применяется для успешного учета расходов. Узкое устройство в коммуникациях является местным сопротивлением. В процессе прохождения через него происходит изменение характера скорости потока. Перед данным сужающим устройством давление в атмосферах значительно возрастет, а после него – снижается. Чем более высокого коэффициента достигает разница, имеющаяся на входе, а далее и на выходе сужающего устройства, тем выше будет расход той среды, которая протекает по данной трубе. Подобный датчик без особых проблем позволит произвести учет объема данной жидкости не только в самой трубе, но и в данной емкости. Это можно осуществить при помощи измерения давления в столбе жидкости, которая воздействует на плюсовую мембрану. Кроме того, в некоторых случаях производится измерение результатов в минусовой полости давления, которая находится непосредственно под куполом данной емкости.

Это необходимо для того, чтобы надежно произвести исключение чрезмерного влияния большинства насыщенных паров. Этот способ называется гидростатическим.

2. Датчик избыточного давления нужен для успешной регулировки и дальнейшего управления всеми техническими процессами. Он может применяться в составе большинства водяных систем, используемых для дальнейшего теплоснабжения; входит в необходимую комплектацию узлов, служащих для коммерческого и полноценного технологического учета всех требуемых жидкостей, газов и пара.

3. Датчики абсолютного давления. Сюда относятся интеллектуальные преобразователи, способные справиться с непрерывным измерением величин абсолютного и избыточного давления. Такие приборы также являются незаменимыми помощниками в случаях, когда нужно одновременно узнать точное значение дифференциального или же гидростатического давления, определиться с величиной давления в разреженных, жидких или же газообразных средах, в которых находится насыщенный или перегретый пар.

Комплексное исполнение датчика давления позволяет использовать его по назначению. Такое устройство применяется в условиях низких и высоких температур, а также в наиболее агрессивных средах.

В каждой из отраслей хозяйства необходимость того или иного датчика определяется сугубо индивидуальным способом, а также реальной надобностью. Выбор прибора зависит от того, какие перед ним поставлены задачи, а также от текущих условий эксплуатации. Заказчик самостоятельно выбирает материал, требующийся для изготовления мембраны разделения, а также корпуса электронного блока.

Технические характеристики и преимущества

К ключевым техническим опциям интеллектуальных датчиков давления можно отнести следующие:

• измерение абсолютного, избыточного, дифференциального, гидростатического давления;
• универсальность использования – измеряемой средой может выступать морская вода, различные виды масел, дизельное топливо, керосин, газ, мазут;
• максимальная температура измеряемой среды — 120 градусов;
• диапазон температур окружающей среды – от -60 до +70;
• абсолютное давление – от 2,5 КПа до 16 МПа;
• избыточное давление – от 0,16 КПа до 100 МПа;
• погрешность измерения — от 0,1 до 0,5%;
• высокий уровень пыле- и влагозащищенности — IP54, IP67.
• межповерочный интервал составляет 5 лет;
• срок гарантии – 3 года.

Датчик давления имеет высокую точность измерений. Если осуществляется специальный заказ, погрешность не превышает 0,04%. Датчики хорошо показывают себя в широком диапазоне измерений, в процессе самодиагностики и перегрузки.

Интеллектуальный счётчик — это надежное средство измерения, которое отвечает заявленным метрологическим и технико-эксплуатационным параметрам, легко работает в агрессивной среде и при низких температурах. Дополнительные плюсы – высокий уровень визуализации, простота использования, комфортный вывод информации на дисплее. Своевременно узнав о превышении давления, можно спланировать действия для предотвращения серьезных проблем.

Устройство датчика давления

Датчик давления состоит из преобразующего элемента; элемента, воспринимающего давление; приемника давления; системы вторичной обработки цифрового сигнала и устройства вывода информации.

Все это скрывается в общем корпусе, оснащенном цифровым дисплеем.

Методы измерения давления при помощи датчика:

• тензометрический – чувствительные комплектующие измеряют давление за счет чуткости элементов, которые жестко припаиваются к мембране;
• пьезорезистивный – основан на применении преобразователя давления (мембрана из монокристаллического кремния), находящегося в металло-стеклянном корпусе;
• емкостные преобразователи применяют метод изменения емкости конденсатора;
• резонансный – в основе лежат акустические или электромагнитные процессы;
• индуктивный – основан на постоянных вихревых потоках.

Области применения

Датчики можно использовать в следующих областях:

• медицинской сфере;
• пищевой промышленности;
• тепло- и водоснабжении;
• машиностроительном производстве, а также автомобильной промышленности;
• электронной промышленности, роботостроении.

Счетчики давления позволяют держать под контролем большинство производственных процессов, успешно применяются в важных социальных сферах. Без них невозможно представить нормальную жизнедеятельность.

Как выбрать

Для того чтобы избежать серьезных финансовых расходов и правильно подойти к выбору датчика давления, необходимо учесть несколько важных качественных характеристик:

• диапазон давления – для разных целей использования диапазоны могут резко отличаться друг от друга;
• точность осуществления измерений – в некоторых случаях требуется высочайший уровень точности, например, при разработке двигателей для гоночных автомобилей;
• температура является крайне важным и серьезным показателем, ведь приборы широко востребованы для тех устройств, которые используются в различных температурных диапазонах;
• качество выходного сигнала на данном приборе;
• принцип передачи информации о текущем давлении;
• удобство присоединения датчика давления к технологическому процессу;
• материал изготовления датчика – это существенно, если планируется использовать его в условиях высоких нагрузок;
• наличие сертификата качества, что делает применение датчика максимально безопасным;
• сроки доставки.

Учитывая соответствующие факторы, можно найти подходящий датчик давления, который прослужит максимально долгое время без поломок и прочих проблем. Важно лишь подобрать достойного производителя, имеющего нужную документацию и положительные отзывы, а также правильно произвести установку и начальную настройку.

Датчики давления, датчики уровня, реле: БД Сенсорс РУС

• Главная
• Контакты
• Статьи

 

+7 (495) 380-16-83Показать
8 800 775-70-74Показать
Бесплатный звонок по РФ
Отправить запрос

подробнее

• Главная

• Новинки
• Новости компании
• Выставки

Все новинки

Все новости компании

Все выставки

 

Датчики давления имеют широкое применение в промышленных системах холодоснабжения: холодильных установках и агрегатах, холодильных централях и чиллерах, промышленных системах кондиционирования воздуха.

к решению

 

Датчиками давления комплектуются общедомовые и промышленные приборы учета тепла, предназначенные для систем с тепловой нагрузкой свыше 0,5 Гкал/час.

к решению

 

Датчики давления и уровня широко применяются в пищевой и перерабатывающих индустрии при консервировании, производстве продуктов брожения (кваса, пива, вина), соков, молока и молочных продуктов, кондитерской продукции, производстве сахара, растительного масла и в других технологиях.

к решению

Датчики давления и датчики уровня в пищевой и перерабатывающей промышленности
Принадлежности для датчиков БД Сенсорс РУС
Поиск датчиков по исполнению
Датчики уровня для морской воды
HART/Profibus/Modbus/Fieldbus
Exia/Exd
Полевой корпус
Гигиенический
Локальная настройка

Открытая мембрана
Высокоточный
Морское исполнение
Бюджетные многопредельные датчики давления DMP 330
Датчики давления для холодильных установок (холодильного оборудования)
Датчики давления для приборов учета тепла (теплосчетчиков)
Уровнемеры БД Сенсорс РУС
Датчики уровня для агрессивных жидкостей БД СЕНСОРС РУС
Уровнемеры для сточных вод

Уровнемеры для пресной воды и неагрессивных жидкостей
Уровнемеры для топлива
Датчики уровня для вязких и пастообразных сред
Уровнемеры для пульпы
Датчики уровня для обезвоженного ила
Датчики абсолютного давления
Датчики давления для агрессивных сред
Общепромышленные датчики давления
Датчики разрежения

Экономичные датчики давления
Датчики избыточного давления
Датчики высокого давления (до 6000 бар)
Для высокотемпературных сред
Гигиенические датчики давления
Интеллектуальные датчики давления
Датчики низкого давления
Датчики давления для вязких и пастообразных сред БД СЕНСОРС РУС

Для улучшения работы сайта и его взаимодействия с пользователями мы используем файлы cookie. Продолжая работу с сайтом, Вы разрешаете использование cookie-файлов. Вы всегда можете отключить файлы cookie в настройках Вашего браузера.

Датчики давления | Что такое датчик давления?

 

Что такое датчик давления?

Какие существуют типы методов измерения давления и технологий измерения давления и как они работают в измерении давления ? Ознакомьтесь с функциями и возможностями различных датчиков давления в этом подробном руководстве.

Датчики давления производятся в США компанией FUTEK Advanced Sensor Technology (FUTEK), ведущим производителем датчиков давления, с использованием одной из самых передовых технологий в сенсорной промышленности: металлической фольги тензодатчик технология. Датчик давления определяется как преобразователь, который преобразует входное механическое давление в электрический выходной сигнал (определение датчика давления). Существует несколько типов датчиков давления в зависимости от размера, производительности, метода измерения, технологии измерения и требований к выходному сигналу.

---

Что такое датчик давления?

Что такое датчик давления? Датчик давления представляет собой преобразователь или прибор, который преобразует входное механическое давление в газах или жидкостях в электрический выходной сигнал . Датчик давления состоит из чувствительного к давлению элемента, который может измерять, обнаруживать или контролировать приложенное давление, и электронных компонентов для преобразования информации в электрический выходной сигнал.

Давление определяется как количество силы (приложенной к жидкости или газу), приложенной к единице «площади» (P=F/A), и общепринятыми единицами давления являются Паскаль (Па), Бар (бар) , Н/мм ² или psi (фунты на квадратный дюйм). В датчиках давления часто используется пьезорезистивная технология, поскольку пьезорезистивный элемент изменяет свое электрическое сопротивление пропорционально испытанному напряжению (давлению).

Как работает датчик давления?

Чтобы понять, как работает промышленный датчик давления FUTEK, во-первых, необходимо понять основы физики и материаловедения, лежащие в основе принципа работы датчика давления и пьезорезистивного эффекта , который измеряется 9Тензорезистор 0007 (иногда называемый тензорезистором ). Тензорезистор из металлической фольги представляет собой преобразователь, электрическое сопротивление которого изменяется в зависимости от приложенной силы. Другими словами, он преобразует силу, давление, напряжение, сжатие, крутящий момент и вес (датчики веса) в изменение электрического сопротивления, которое затем можно измерить.

Тензодатчики представляют собой электрические проводники, плотно прикрепленные к пленке в форме зигзага. Когда эту пленку тянут, она — и проводники — растягиваются и удлиняются. Когда его толкают, он сокращается и становится короче. Это изменение формы приводит к изменению сопротивления электрических проводников. Деформация, приложенная к тензодатчику, может быть определена на основе этого принципа, поскольку сопротивление тензорезистора увеличивается с приложенной деформацией и уменьшается с усадкой.

Рис. 1: Тензодатчик из металлической фольги. Источник: ScienceDirect

Конструктивно датчик давления состоит из металлического корпуса (также называемого изгибом), к которому прикреплены тензодатчики из металлической фольги . Корпус этих силоизмерительных датчиков обычно изготавливается из алюминия или нержавеющей стали, что придает датчику две важные характеристики: (1) обеспечивает прочность, позволяющую выдерживать высокие нагрузки, и (2) обладает эластичностью, позволяющей минимально деформироваться и возвращаться к исходной форме при воздействии сила снимается.

Датчик давления преобразует давление в электрический сигнал. Промышленные датчики давления FUTEK используют пьезорезистивный эффект, который состоит из тензодатчиков из металлической фольги, установленных на диафрагме. При изменении давления диафрагма меняет форму, вызывая изменение сопротивления в тензорезисторах, что позволяет измерять изменения давления электрическим способом. Наши датчики давления естественным образом производят электрический сигнал в милливольтах, который изменяется пропорционально нагрузке и напряжению возбуждения датчика (мВ/В — милливольт на вольт). Однако мы предлагаем датчики давления с внутренними аналоговыми усилителями. Датчики давления со встроенными усилителями выдают сигналы переменного напряжения, т.е. ±10В, или переменного тока, т.е. 4-20 мА. Однако, если для вашего приложения требуется цифровой или USB-усилитель датчика давления, обратитесь к нашим инструментам датчиков силы и странице магазина усилителей.

Тензорезисторы расположены в так называемой схеме усилителя моста Уитстона (см. анимированную схему ниже). Это означает, что четыре тензорезистора соединены между собой в виде петлевой цепи, и соответственно совмещена измерительная сетка измеряемой силы.

Мостовые тензометрические усилители обеспечивают регулируемое напряжение возбуждения и преобразуют выходной сигнал мВ/В в другую форму сигнала, более полезную для пользователя. Сигнал, генерируемый тензорезисторным мостом, имеет низкую мощность и может не работать с другими компонентами системы, такими как ПЛК, модули сбора данных (DAQ) или компьютеры. Таким образом, функции формирователя сигнала датчика давления включают в себя напряжение возбуждения, фильтрацию или ослабление шума, усиление сигнала и преобразование выходного сигнала.

Кроме того, изменение выходного сигнала усилителя датчика давления откалибровано, чтобы быть пропорциональным силе, приложенной к изгибу, которую можно рассчитать с помощью уравнения цепи датчика давления.

Рис. 2: Цепь датчика измерения давления.

Какие существуют типы датчиков давления и методы измерения?

Датчики давления можно классифицировать по типу измеряемого давления, а также по технологии измерения давления, с которой работает датчик.

Датчик дифференциального давления: Дифференциальное давление — это измерение разницы давлений между двумя значениями давления или двумя точками давления в системе , таким образом измеряя, насколько две точки отличаются друг от друга, а не их величину относительно атмосферного давления. давления или к другому эталонному давлению, такому как абсолютный вакуум. Это отличается от датчика статического или абсолютного давления, который измеряет давление, используя только один порт, и, как правило, датчики перепада давления комплектуются двумя портами, к которым можно присоединить трубы и подключить их к системе в двух разных точках давления, откуда может быть перепад давления. быть измерены и рассчитаны.

Этот метод измерения давления обычно используется для измерения расхода жидкости или газа в трубах или воздуховодах.

Рис. 3: Измерение уровня в резервуаре с использованием датчика измерения перепада давления.

Датчик абсолютного или вакуумного давления: Этот датчик измеряет абсолютное давление, которое определяется как давление, измеренное относительно идеального герметичного вакуума . Датчики абсолютного давления используются в приложениях, где требуется постоянное эталонное значение . Эти приложения требуют привязки к фиксированному давлению, поскольку они не могут быть просто привязаны к окружающему давлению. Например, этот метод используется в высокопроизводительных промышленных приложениях, таких как контроль вакуумных насосов, измерение давления жидкости, промышленная упаковка, управление промышленными процессами и аэрокосмическая и авиационная инспекция. Когда дело доходит до измерения атмосферного давления, особенно для таких приложений, как барометрические измерения погоды или высотомеры, предпочтительным устройством является датчик абсолютного давления.

Датчик манометрического или относительного давления: Манометрическое давление — это просто частный случай дифференциального давления с давлениями, измеряемыми дифференциально, но всегда относительно местного давления окружающей среды . В том же отношении абсолютное давление также можно рассматривать как дифференциальное давление, когда измеренное давление сравнивается с идеальным вакуумом. Изменения атмосферного давления из-за погодных условий или высоты напрямую влияют на выходной сигнал датчика избыточного давления. Манометрическое давление выше атмосферного давления называется положительным давлением. Если измеренное давление ниже атмосферного давления, оно называется отрицательным или вакуумметрическим давлением.

Рис. 4: Измерение давления с помощью датчика давления в системе водяного насоса

Типы технологий измерения давления или принципы работы

Существует множество технологий измерения давления или принципов измерения, способных преобразовать давление в измеримое и стандартизированное электрический сигнал. В этой статье основное внимание будет уделено типам коллекторов силы, которые используют датчик силы (например, диафрагму) для измерения деформации (или отклонения) из-за приложенной силы на площади (давления).

Резистивный или пьезорезистивный эффект: Резистивные датчики давления используют изменение электрического сопротивления тензодатчика, прикрепленного к диафрагме (также известной как гибкий элемент), которая подвергается воздействию среды под давлением.

Тензорезисторы часто состоят из металлического резистивного элемента на гибкой подложке, прикрепленного к диафрагме (например, тензорезистора из металлической фольги) или нанесенного непосредственно с помощью тонкопленочных процессов.

Обычно тензометрические датчики подключаются по схеме моста Уитстона, чтобы максимизировать выходной сигнал датчика и снизить чувствительность к ошибкам. Это наиболее часто используемая технология измерения давления общего назначения, основанная на том же принципе, что и тензодатчик.

 

Видео на YouTube: миниатюрный датчик давления (PFT510) | Мембранный преобразователь давления для скрытого монтажа.

 

Емкостный: В емкостных датчиках давления используется диафрагма, которая отклоняется под действием приложенного давления, образуя переменный конденсатор для обнаружения напряжения, вызванного приложенным давлением. При приложении давления внешняя сила сжимает диафрагму, и значение емкости уменьшается. Когда давление сбрасывается, диафрагма возвращается к своей первоначальной форме, и за ней следует емкость. В обычных технологиях используются металлические, керамические и кремниевые диафрагмы. Емкость можно откалибровать, чтобы обеспечить точное считывание давления.

Емкостные датчики, отображающие изменение емкости при отклонении одной пластины под действием приложенного давления, могут быть очень чувствительными и выдерживать большие перегрузки. Однако ограничения на материалы, а также требования к соединению и герметизации могут ограничивать области применения.

Пьезоэлектрический эффект: Пьезоэлектрические датчики давления используют свойство пьезоэлектрических материалов, таких как керамика или металлизированный кварц, генерировать электрический потенциал на поверхности, когда материал подвергается механическому напряжению и деформации. Величина заряда пропорциональна приложенной нагрузке, а полярность определяется направлением силы. Электрический потенциал накапливается и быстро рассеивается при изменении давления, что позволяет измерять быстро меняющееся динамическое давление.

Обратите внимание, что пьезоэлектрический эффект отличается от пьезорезистивного эффекта. Хотя обе терминологии связаны с эффектами давления на материалы (пьезо происходит от греческого слова, обозначающего физическое давление), пьезорезистивный эффект связан с изменением электрического сопротивления, а пьезоэлектрический эффект связан с производством электрический потенциал (электрический заряд) в материале.

 

Что такое датчик давления?

Что такое датчик давления?

Что такое датчик давления? | ХБМ

Принципы работы датчиков давления

Существует множество различных технологий, используемых в датчиках давления для получения точных результатов. В следующем разделе будут освещены некоторые из них.

• Датчики давления на основе тензодатчиков также используют чувствительный к давлению элемент, на который наклеиваются металлические тензорезисторы или тонкопленочные тензодатчики наносятся напылением. Этим измерительным элементом может быть либо диафрагма, либо для измерительных приборов из металлической фольги также могут использоваться измерительные тела баночного типа. Большими преимуществами этой монолитной конструкции в виде банки являются повышенная жесткость и способность измерять самые высокие давления до 15 000 бар. Электрическое соединение обычно осуществляется через мост Уитстона, который обеспечивает хорошее усиление сигнала и точные и стабильные результаты измерений. Ознакомьтесь с нашим предложением тензометрических датчиков давления.
• Емкостные датчики давления используют полость давления и диафрагму для создания конденсатора переменной емкости. Мембрана деформируется при приложении давления, и емкость соответственно уменьшается. Это изменение емкости может быть измерено электрически, а затем установлено в зависимости от приложенного давления. Эти датчики ограничены низким давлением около 40 бар.
• Пьезорезистивные датчики давления состоят из диафрагмы, большей частью изготовленной из кремния, со встроенными тензорезисторами для определения деформации в результате приложенного давления. Эти тензорезисторы обычно включают в себя мостовую схему Уитстона для снижения чувствительности и увеличения выходного сигнала. Из-за используемого материала ограничение давления составляет около 1000 бар.
• В отличие от вышеупомянутых технологий, в которых используется отклонение измерительного тела, резонансные датчики давления используют изменения резонансной частоты в чувствительном механизме для измерения напряжения, вызванного приложенным давлением. В зависимости от конструкции этих датчиков резонирующий элемент может подвергаться воздействию среды, при этом резонансная частота зависит от плотности среды. Иногда эти датчики также чувствительны к ударам и вибрации.

Другими датчиками давления, в которых также не используется измерительное тело, могут быть тепловые или ионизационные датчики, которые используют изменения теплопроводности из-за изменений плотности в потоке заряженных частиц для измерения приложенного давления.

Типы измерений давления

Существует ряд свойств, которые можно использовать для классификации датчиков давления, включая диапазон измеряемых ими давлений, диапазоны рабочих температур или тип измеряемого давления.

Различными типами давления могут быть абсолютное, манометрическое, герметичное манометрическое и дифференциальное давление.

• Датчики абсолютного давления измеряют давление относительно эталонной камеры (почти вакуум).
• Датчики избыточного давления – или датчики относительного давления – используются для измерения давления относительно текущего атмосферного давления.
• Герметичные датчики избыточного давления аналогичны датчикам избыточного давления, но они измеряют давление относительно фиксированного давления, а не текущего атмосферного давления.
• Датчики перепада давления определяют разницу между двумя значениями давления и могут использоваться для измерения перепада давления, уровня жидкости и расхода.

Очевидное преимущество датчика абсолютного давления заключается в том, что он всегда измеряет относительно одного и того же эталонного давления (вакуума) и, следовательно, не подвержен влиянию изменений атмосферного давления и меньше подвержен влиянию изменений температуры.