Обнаружение механической деформации

5.3.3.1 Введение

Природа методик обнаружения и связанные с ними инструменты влияют на работу трансдьюсера. Существует много комбинаций деформирующих элементов и методик обнаружения, каждая из них имеет свои преимущества и недостатки. В большинстве случаев верхний предел давления будет определяться ограничениями подвижного элемента, а не методикой обнаружения.

Электронная обработка выходного сигнала может обеспечить цифровое разрешение, которое нельзя получить со стрелками и шкалами независимо от их величины. Например, шкала длиной 1 метр с ценой деления ±0.5 мм дает разрешение ± 0.05 % (от всей длины шкалы) или ±5 частей в 10000. Лучшее разрешение может быть получено на цифровом дисплее всего с 4 разрядами (хотя строго он должен иметь ‘один и четыре девятки’, чтобы получить значение ‘10000’). Однако, не следует полагать, что приборы с цифровыми дисплеями должны быть более точными, чем аналоговые, потому что часто это не так. Большинство датчиков являются наследственно аналоговыми по своей природе, приборы механической деформации несомненно тоже. И их аналоговые выходные сигналы необходимо преобразовывать в цифровую форму. Все аналого-цифровые преобразователи (известные как ‘A в Ds’) вносят дополнительные ошибки и в дешевых приборах они могут быть значительными. Также существует инстинктивное, но ошибочное мнение, что цифровые приборы не претерпевают дрейф характеристик подобно аналоговым.

5.3.3.2 Механический индикатор

Эти приборы используют прямой механический индикатор движения трубчатого манометра, диафрагмы или стека капсул.

Трубчатые манометры с круговой шкалой и диафрагмы с круговой шкалой являются самыми широко используемыми в режиме измерения относительного давления, но также могут использоваться для измерения дифференциальных давлений и абсолютных давлений при реализации в опечатанных корпусах. В случае трубчатого манометра дифференциальные измерения осуществляются использованием второй трубки, перемещение которой механически вычитается из главной трубки. В случае диафрагмы с круговой шкалой дифференциальное давление прикладывается к диафрагме. Оба прибора могут быть использованы для абсолютных измерений путем усовершенствования режима дифференциального давления таким образом, чтобы одна сторона реагировала на изменения в атмосферном давлении, позволяя таким образом имитировать абсолютные измерения.

Рис. 5-7. Трубчатый манометр с круговой шкалой

Трубчатый манометр с круговой шкалой состоит из трубки эллиптического сечения, согнутой в виде дуги. При подаче давления внутрь трубки, последняя стремится к выпрямлению. Это перемещение и усиливается механически передачами и рычагами и передается указателю. Трубчатый манометр работает в диапазоне давлений до 1.5 ГПа. Типичная конструкция показана на рис. 5-7.

Диафрагма с круглой шкалой аналогична трубчатому манометру за исключением того, что движущийся элемент - это диафрагма. Ее движение передается посредством связующего стержня на усилительный рычаг и передачи, которые вращают механический указатель.

Рис. 5-8. Диафрагма с круглой шкалой

Прецизионный анероидный барометр показан на рис 5-9, его основу составляет запечатанный стек капсул (или сильфон). При изменении атмосферного давления стек сжимается сильнее или слабее, вызывая осевое перемещение свободного конца стека. Его позиция отслеживается микрометром, откалиброванным в единицах давления, который связан со свободным концом стека с помощью усилительного рычага. Контакт между стеком и усилительным рычагом обеспечивается с помощью волосяной пружинки; контакт между рычагом и усилительным рычагом обеспечивается вращением регулировочного винта, вращение производится до тех пор, пока электрическая цепь не замкнется и, таким образом, вызовет индикацию того, что компоненты находятся в контакте. Данный прибор работает только в диапазоне нормальных атмосферных давлений.

 

 

	Рис. 5-9. Прецизионный анероидный барометр

 

Емкостные технологии

Обычно используются в соединении с диафрагмой, которая может образовывать одну пластину конденсатора, вторая пластина которого находится в камере давления. Данные две части должны быть электрически изолированы и диэлектрические свойства должны оставаться постоянными. На практике, однако, может возникнуть ряд трудностей, связанных с тем, что многие жидкости и газы проводят электрический ток. Обычно требуются изолирующие диафрагмы для передачи давления непроводящей жидкости.

 

Диафрагма

Симметричная конструкция показанная на рис. 5-10, обеспечивает более линейную зависимость между давлением и электрическим выходом и позволяет легко измерить дифференциальные давления. Для измерения абсолютных давлений камера относительных измерений удаляется. Металлизированная диафрагма и два электрода формируют два конденсатора в цепи переменного тока. Когда давление приложено к одной стороне диафрагмы, последняя изгибается, вызывая изменение емкостей.

	Рис. 5-10.

 

Многие современные емкостные диафрагменные приборы односторонней конструкции с двумя электродами, в которой два емкостных электрода размещаются на одиночном керамическом диске, обычно конфигурации ‘бычий глаз’. Диск размещается со стороны относительных измерений. Такая конструкция минимизирует эффекты от загрязнения и химического взаимодействия между средой давления и электродами, позволяет выполнять измерения на коррозивных газах.

Емкостные диафрагменные приборы одни из самых общих и наиболее распространенных трансдьюсеров. Диапазон измерений от 10^-3 Па до 10⁷ Па. Обычно имеют хорошую вопроизводимость результатов, линейность и разрешение. Они имеют высокую устойчивость к превышению давления и имеют расширенный диапазон рабочих температур при работе с удаленными приборами. При использовании в качестве вакуумных приборов имеют преимущество по сравнению с другими вакуумными приборами. Наблюдается только лишь слабая зависимость от газов - на самом деле эта зависимость не является внутренним свойством данной технологии, а вызвана термическим испарением (см. далее). Они могут быть больше, чем другие трансдьюсеры и дороже.

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: