Мембранные манометры и дифманометры
Мембранные упругие чувствительные элементы используются в приборах для измерения напора и разрежения. К этим приборам относятся профильный напоромер типа НМП и дифманометр типа ДМ со встроенным дифференциально-трансформаторным преобразователем.
В теплофизических испытаниях манометры с мембранными чувствительными элементами используются для измерения быстрых измерений давления и его пульсаций. При высокой жесткости мембраны и малом диаметре частоты ее собственных колебаний достигают 10 -16 кГц и выше, а полоса пропускания манометров 2-4 кГц. Перемещения мембраны обычно преобразовываются в электрический сигнал.
Диапазон измерения приборов достигает 25 кПа, при классе точности 1,6 и 2,5.
Прибор также предназначен для измерения быстрых изменений давления и его пульсаций в теплофизических испытаниях.
На рис. 1,25 показана схема мембранного дифманометра ДМ.
В корпус дифманометра встроен трансформаторный преобразователь1.Чувствительным элементом служит мембранный блок, верхняя мембранная коробка 2 которого находится в минусовой камере, куда поступает меньшее из измеряемых давлений. Нижняя мембранная коробка 3 находится в плюсовой камере дифманометра, Через трубку 4 внутренние полости мембранных коробок 2 к 3, заполненные кремний-органической жидкостью, сообщаются. Под действием разности давлений нижняя мембранная коробка 3 сжимается и часть жидкости перетекает в мембранную коробку 2, вызывая ее деформацию и перемещение сердечника 5. Последний находится внутри разделительной трубки б, выполненной, как и стержень 7, из немагнитного материала. Снаружи трубки б находится катушка дифференциально-трансформаторного преобразователя 1.
Пьезоэлектрические манометры
Принцип действия манометров этого типа основан на пьезоэлектрическом эффекте, сущность которого состоит в возникновении электрических зарядов на поверхности сжатой кварцевой пластины, которая вырезается перпендикулярно электрической оси кристаллов кварца.
Манометр используется при испытаний двигателей , на технологических объектах, характеризуемых высокочастотными изменениями давления, для измерения давления высокотемпературных сред. Для измерения статических давлений такой прибор не используется.
Измеряемое давление с помощью мембраны Iпреобразуется в усилие, сжимающее кварцевые пластины 2. Электрический зарядQ, который возникает на металлизированных плоскостях 3 под действием усилияFсо 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, подключенного к выходу пьезо-преобразователя, определяется общей емкостью измерительной цепи С:
Кварц является механически прочным сегнетоэлектриком, имеет высокую жесткость. Эти качества исключают влияние упругой характеристики мембраны 1 на коэффициент передачи пьезоэлектрического преобразователя.
Пьезоэлектрическая постоянная кварца составляет около 2*10-12кЛ/Н и обладает стабильностью и слабой зависимостью от температуры. Это позволяет использовать манометр для измерения давления высокотемпературных сред. Из-за утечки заряда прибор дял намерение статических давлений р используется.
Для повышения чувствительности несколько кварцевых пластин включаются параллельно. Верхний предел измерения давления у этого прибора достигает 100 МПа.