ИЗМЕРЕНИЕ ДАВЛЕНИЯ, РАСХОДА И УРОВНЯ

ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ И СХЕМЫ ДИСТАНЦИОННОЙ ПЕРЕДАЧИ

1. Общие сведения

Большинство современных устройств для измерения теплотехнических параметров представляют собой системы, состоящие из первичного преобразователя, вторичного прибора и соединяющей их линии связи.

Первичный преобразователь устанавливается около места измерения. Он (или его часть) непосредственно контактирует с контролируемой средой и предназначен для преобразования измеряемой величины в сигнал другой физической природы (обычно электрический, реже — пневматический), удобный для передачи по линии связи к вторичному прибору, устанавливаемому на щите управления.

В общем виде первичный преобразователь содержит чувствительный элемент и передающий измерительный преобразователь. Чувствительный элемент непосредственно воспринимает измеряемый параметр и преобразует его в сигнал другой физической природы. Если этот сигнал удобен для передачи на расстояние, то он по линии связи передается к вторичному прибору и измеряется им (например, это имеет место при применении термоэлектрических термометров и термометров сопротивления, которые непосредственно подключаются к вторичным приборам — потенциометрам и мостам).

Если чувствительный элемент преобразует измеряемую величину в физическую, которую нельзя передать на расстояние, например перемещение или усилие, то возникает необходимость в применении промежуточного передающего преобразователя. Этот преобразователь преобразует промежуточную величину (перемещение или усилие) в электрический или пневматический сигнал, который затем по линии связи передается к вторичному прибору. В качестве примера на рис. 1 представлена схема измерительного комплекта для измерения давления. В качестве чувствительного элемента используется мембрана 1. При изменении давлениямембрана будет прогибаться, причем смещение ее центра однозначно связано с давлением в соответствии со статической характеристикой . Если бы такой прибор был только показывающим, то для определения давления было бы достаточно соединить стрелку с центром мембраны посредством кинематической связи. При дистанционном измерении давления возникает необходимость в преобразовании механической величины — перемещения— в пропорциональный электрический сигнал для передачи его по линии связи4 к вторичному прибору 5. Это преобразование осуществляется передающим преобразователем 2. Для преобразования линейного перемещения в унифицированный выходной сигнал наибольшее распространение получили преобразователи дифференциально-трансформаторные и преобразователи с магнитной компенсацией. Для преобразования угловых перемещений удобны преобразователи ферродинамические и частотные, для преобразования усилия — преобразователи с силовой компенсацией (электрические и пневматические). Тип преобразователя выбирается в зависимости от вида преобразуемого механического сигнала (линейное или угловое перемещение, усилие) и заданного вида сигнала, передаваемого по линии связи (ток, напряжение, давление и т, д.).

Важной особенностью современных измерительных преобразователей и приборов является унификация их выходных сигналов, что обеспечивает взаимозаменяемость средств измерений, удобство централизованного контроля и позволяет сократить номенклатуру вторичных приборов.

Наиболее перспективными являются преобразователи с унифицированным выходным сигналом постоянного тока0—5, 0—20 и 4—20 мА, применяются также преобразователи с выходным сигналом напряжения постоянного тока (наиболее распространенные диапазоны его изменения 0—10, 0—5 В), частотным электрическим выходным сигналом (обычно с диапазоном изменения частоты 4—8 кГц), Широко применяются преобразователи с выходным сигналом переменного тока. Этот сигнал представляется либо в виде изменения взаимной индуктивности (обычно в диапазоне 0—10мГ)_, либо в виде изменения напряжения переменного тока (обычно —1+1 В; 0—2 В; 1—3 В,

Рис. 1. Схема измерительного комплекта для измерения давления

причем изменение знака означает изменение фазы). В некоторых отраслях промышленности используются также преобразователи с унифицированным пневматическим выходным сигналом, изменяющимся в пределах 20—100 кПа (0,2—1,0кгс/см²).

Вторичные приборы часто оснащаются дополнительными выходными преобразователями, преобразующими угловые или линейные перемещения выходных кинематических устройств приборов в электрический сигнал, который по линии связи может передаваться к дополнительным показывающим приборам 6 (рис. 1), дублирующим показания вторичного прибора 5, или иным устройством (например, устройством регулирования, интегратором и т. д.). Выходные преобразователи могут быть аналогичными передающим измерительным преобразователем, но могут иметь и специфическую конструкцию.