- •1. Датчики измерения температуры
- •1.1. Общие сведения об измерении температуры
- •1.2. Термопреобразователи сопротивления
- •1.2.1. Конструкция платинового термопреобразователя
- •1.2.3. Схема включения платинового терморезистора
- •1.2.4. Мостовая схема
- •1.2.5. Собственное потребление тока
- •1.3. Термоэлектрические преобразователи (термопары)
- •1.3.1. Промышленные термопары
- •1.3.1. Конструкция термопары
- •1.3.2. Схема включения термопары
- •2. Тензорезисторные датчики
- •2.1. Основы тензорезистивного эффекта
- •2.2. Температурные погрешности тензорезистров
- •2.3. Конструкция тензорезистора
- •2.4. Схема включения тензорезистора
- •2.5. Отношение сигнал/шум и коэффициент шума
- •3. Датчики измерения давления
- •3.1 Общие сведения об измерении давлений
- •3.2 Трансформаторные датчики давления
- •3.3 Датчики давления на полупроводниковых тензорезисторах
- •3.3.1. Электрическая схема подключения токовых датчиков
- •3.4. Резонаторные датчики давления
- •3.5. Точное измерение давления
- •3.5.1. Прецизионные датчики давления
- •3.5.2. Задатчики давления
3. Датчики измерения давления
3.1 Общие сведения об измерении давлений
Единицы измерения давления. В соответствии международной системой СИ за единицу измерения давления принят Паскаль (Па), который равен давлению, создаваемому силой в 1 Ньютон, на площадь 1м2.
В авиадвигателестроении для удобства выполнения расчетов и практического контроля параметров двигателя используются другие единицы измерения давления, соотношения между ними приведены в таблице 5.
Таблица 5 Единицы измерения давления
|
Па |
мм вод. ст. |
мм рт. ст. |
кг/см2 |
атм |
Па |
1 |
0.10197 |
7.5006 10-3 |
1.0197 10-5 |
9,86923 10-6 |
мм вод. ст. |
9.80665 |
1 |
7.3556 10-2 |
10-4 |
9,67867 10-5 |
мм рт. ст. |
133.332 |
13.5951 |
1 |
1.35951 10-3 |
1.31589 10-3 |
кг/см2 |
98066.5 |
10000 |
735.56 |
1 |
0.96786682 |
атм |
101325 |
10332 |
760 |
1.0332 |
1 |
Часто используется внесистемная единица измерения давления бар, равная 1бар = 105Па = 1.0197∙104 мм вод. ст. = 750.06 мм рт. ст. = 1.0197 кг/см2 = 0.986923 атм.
В ряде зарубежных стран кроме единицы измерения Паскаль используют фунт на квадратный дюйм (psi) и фунт на квадратный фут (psf). Между Паскалем и этими единицами измерения имеется соотношение:
1 psi = 6896.38 Па и 1psf = 47.837 Па
Измерение давления различаются по способу получения величины давления: абсолютное – получаемая величина отсчитывается от нуля (вакуума); избыточное – получаемая величина, превышение над атмосферным давлением; конструкция датчиков позволяет достаточно просто получить разность двух давлений – дифференциальное. Специальная конструкция датчиков позволяет измерять давление разряжения; и их модификация давления-разряжения. Современные датчики имеют соответствующие индексы ДА, ДИ, ДВ, ДИВ.
Для измерения величины пульсационного давления разработаны специальные быстродействующие датчики.
О
Рис. 11 Ионный
манометр
Для измерения давления в пределах от 1мм рт. ст. до 10-3мм рт. ст. чаще всего используются манометры на основе термопар. Термопара с небольшим нагревателем помещается в среду, где необходимо измерить давление. Термопара с нагревателем “охлаждается” остаточным газом, уменьшается теплопередача через газ, при этом понижается выходное напряжение термопары.
Для измерения давления в пределах от 1мм вод. ст. до 103мм вод. ст. следует применять датчики на основе кварцевых резонаторов. Измеряемое давление воздействует на сам кристалл кварца, в результате пропорционально меняется его частота. Вообще датчики на основе кварцевых резонаторов обеспечивают самое высокое разрешение и точность. Образцы, выпускаемые фирмой Paroscientific, обеспечивают точность 0.01% и стабильность 0.001%. Фирма Hewlett-Packard выпускает кварцевые манометры с полной шкалой 800 кг/см2 и паспортным разрешением 0.7гс/см2.
Для измерения абсолютного атмосферного давления в авиадвигателестроении разработаны специализированные датчики давления ДВБЧ-У (датчик высоты барометрический частотный унифицированный) с преобразователем выполненным.
Начиная с 1980г. распространились и стали наиболее популярными датчики давления с преобразователями на основе полупроводниковых тензорезисторов выращенных по технологиям кремний на сапфире или кремний на кремнии, перекрывающие диапазон от 0.1кПа до 40МПа моделей Сапфир-22, Зонд-10, АИР и т.п.
В диапазоне от 2МПа до 80МПа применяются струнные датчика моделей ДДВ, ПДВТ обладающие первоначальной точностью 0.1%, но имеющие сильную зависимость от окружающей температуры.
Для поверки и тарировки перечисленных выше датчиков промышленность выпускает прецизионные измерители давления с точностью не хуже 0.06%, отличающиеся достаточно большими габаритами и специфичными требованиями по монтажу и эксплуатации.