Измерительные преобразователи давления

Различают следующие типы преобразователей давления:

o абсолютного давления, Р1 равно давлению вакуума (т.е. оно равно нулю), а Р2 – измеряемое давление;

o дифференциального давления, измеряют разность давлений Р1 и Р2. (Часто применяется для измерения расхода в расходомерах переменного перепада);

o избыточного давления, измеряют отклонения давления Р1, от атмосферного Р2, это отклонение может быть как больше нуля, так и меньше.

Наиболее простой прибор для измерения дифференциального давления газовых сред - жидкостный манометр.

При Р1=Р2 жидкость в трубках находится на одном уровне (отсутствует разность давления). При появлении разности давлений уровень жидкости в трубках становится разным. По разности уровней можно вычислить разность давлений.

В большинстве случаев автоматические измерительные преобразователи давления создаются на основе упругих чувствительных элементов – сильфонов и мембран. Сильфон можно соединить с движком потенциометра.

Мембрана присоединяется к кристаллу кварца, электроду конденсатора или дифференциальному трансформатору. Благодаря пьезоэлектрическому эффекту деформированный кварцевый кристалл генерирует разность потенциалов. Изменение емкости конденсатора, присоединенного к мембране, можно измерить каким-либо электрическим методом. Дифференциальный трансформатор выдает электрический сигнал пропорциональный перемещению мембраны.

В основе работы тензорезистора лежит эффект, заключающийся в изменении активного сопротивления проводниковых и полупроводниковых материалов при их механической деформации.

Характеристикой тензоэффекта является коэффициент тензочувствительности, который определяется как отношение изменения сопротивления к изменению длины проводника:

- коэффициент тензочувствительности,

где Е – модуль упругости, σ – механическое напряжение.

;

- относительное приращение сопротивления;

- относительное приращение длины.

Тензорезисторы бывают проводниковые и полупроводниковые (на основе металлов и сплавов).

Чувствительность полупроводниковых тензорезисторов в десятки раз превышает проволочные, но они уступают в прочности, гибкости, стабильности. Полупроводникам свойственно старение, хрупкость. Чтобы скомпенсировать нестабильность (при воздействии температуры, влажности, и т. д.) тензорезисторы необхолимо включать в дифференциальную мостовую схему.