Сензор за налягане: принцип на работа

В модерните индустрии от различни направления, сензорите за измерване на налягането се използват широко. Те служат за най-точно измерване на показанията в различни среди и за по-нататъшно извличане на данни в електрическа или цифрова форма. Основните сензори са разделени на оптичен, резистивен, магнитен, пиезоелектричен, капацитивен, живачен пиезорезоннанс

.

Сензорно устройство

В този инструмент параметрите могат да варират в зависимост от изменението на параметрите в средата, която ще се измерва, например течност, газ или пара. В сензора характеристиките на носителя, който ще се измерва, се преобразуват в унифициран код за изхода на индикаторите към посочващото устройство.

Сензорът се състои от първичен датчик, който включва сензор за налягане, вторична верига за обработка на сигнали и различни части на корпуса. В някои случаи е оборудван с уплътнителни части за работните условия във влажна и корозионна среда.

Класификация на изделията по принципа на действие

От принципа на работа или метода, използван при преобразуването на входния сигнал в електрически изход, сензорите за измерване се класифицират:

• Метод за измерване на деформацията. Чувствителните части измерват съпротивлението, когато са изложени на измерване на напрежението, прикрепено към еластичен елемент, който се деформира при прилагане на налягане.
• Пиезоризиращ метод. Работи на основата на интегрални чувствителни части от силиций. Конверторите от силиций имат висока чувствителност поради възможността за промяна на съпротивлението на полупроводника. За измерване на характеристиките в неагресивна среда се използва Low cost, метод на изпълнение на оборудването, когато сензорът не е оборудван с никаква степен на защита. При работа в среда, където сензорът е изложен на агресивно вещество, чувствителният елемент е снабден със запечатан корпус със сепарираща диафрагма от стомана, която прехвърля налягането през силициева течност.
• Капацитивен метод. Основната част от сензора, който работи по този метод, е капацитивна клетка. Неговата работа се състои в промяна на електрическия капацитет между опаковката на кондензатора и измервателната диафрагма в зависимост от това. Основното предимство е защитата от деформация, при липса на налягане, мембраната възстановява своята форма, докато не се изисква калибриране на такъв датчик. А също и високата стабилност на характеристиките се дължи на слабото влияние на температурната грешка, дължаща се на малкия обем течност, която запълва вътрешния обем на клетката.
• Резонансен метод. Основата за работата по този принцип е промяната в честотата на резонансите на осцилиращия елемент по време на неговата деформация. От недостатъците е възможно да се определи голямо време за реагиране и невъзможност за работа в агресивни медии без загуба на точност на измерване.
• Индуктивен метод. Тя се основава на регистрацията на вихрови окови. Измервателният елемент се състои от две изолирани намотки с метален екран. Преобразувателят измерва изместването на мембраната при липса на действителен контакт между двете повърхности. Електрическият ток се генерира в намотките по такъв начин, че зареждането и изхвърлянето на намотката се осъществяват на равни интервали от времевия интервал. Когато местоположението на мембраната се промени, в неподвижната серпентина се създава ток, последвано от промяна в индуктивността на системата. Изместването на данните от основната бобина позволява преобразуването на данните в стандартен сигнал, който в параметрите му е пропорционален на прилаганото налягане.
• Метод на йонизация. Работи на принципа на записване на потока от йонизирани частици, като тръбен диод. Лампата е снабдена с два електрода, катод, анод и нагревател в някои случаи. Предимството е способността да се записват данни в среда с ниско налягане, включително вакуум, но при атмосферно налягане такова оборудване не може да се използва.
• Пиезоелектричен метод. Идеята се основава на пиезоелектричния ефект, при който пиезоелектричният елемент създава електрически сигнал, пропорционален на ефекта на средата върху него. Използва се за измерване на непрекъснато променящи се акустични и импулсни носители. Има широк спектър от динамични и частни измервания на данни. Той има малка маса, размери и висока надеждност при работа при тежки условия на работа.

Видове сензори

капацитивен. Има най-простият дизайн, който включва два плоски електрода с разликата между тях. Един от тях е направен под формата на мембрана, върху която е изложено влиянието на средата, в резултат на което се променя разликата между електродите. Всъщност този тип е подобен на кондензатор с променлива разлика. Такъв сензор може да открие дори малка промяна в показанията.

пиезоелектричен. Основният конструктивен елемент е пиезоелектрическият елемент - материалът, който извежда сигнала, когато осигурява измерваните характеристики. Той се намира в измерената среда и излъчва ток в зависимост от величината на изменението на налягането. Но поради факта, че този елемент променя изходните си данни само при промяна на средата, при постоянни параметри няма да показва данни и е подходящ за работа само в среди, където периодично се променя налягането.

оптичен.

Устройството за работа на такива датчици може да се основава на два принципа на работа:

• Оптична оптика. Това е най-точното и измерването не зависи от промяната в температурния режим. Основната част за измерване е оптичният вълновод. Степента на измерване на налягането в тези инструменти прави заключение за промяната в амплитудата и полярността на предаваната светлина през чувствителната част.
• Оптоелектронни. Състои се от многопластова прозрачна структура, през която минава светлината. Един от тези слоеве може да промени индекса на пречупване и дебелината на слоя в зависимост от приложеното налягане.

Илюстрацията по-долу показва схематично двата метода на работа. Фигура А - рефрактивна промяна, фигура Б - промяна в дебелината.

живак.

Елементарен и технически прост сензор. Той работи на базата на два комуникационни съда, едната от които е под налягане, а вторият аналогов метод извежда данни и се определя от паралелно комбинирана измервателна скала.

магнитен.

Работи въз основа на индуктивен метод. Чувствителната част се състои от Е-образната лента, в центъра на която е разположена бобината, а чувствителната мембрана, измерените параметри се предават по нея. Мембраната е разположена в близост до плочата, на кратко разстояние от ръба. Намотката, когато е включена, създава магнитен поток, който от своя страна следва през шината, междината и мембраната. Пропускливостта на магнитното разликата от няколко стотин пъти по-малки от пропускливостта на лентите мембрана и така промяната на индуктивност настъпва дори с малка промяна в празнината.

piezoresonance.

Осъществено от пиезоелектрически ефект, но с една разлика - в този случай, един обратен ефект на пиезоелектричен клетка, въз основа на промяната на формата на материала съгласно входен ток. Този сензор прилага резонатор, в която два електрода са разположени върху различни страни, те са последователно различна полярност ток се прилага и по този начин плочата се извити в различни посоки с оглед на входящо честота.

Разликата от манометъра

Основната разлика на този тип сензори от манометър е, че той е инструмент, предназначен за измерване на характеристиките без преобразуване. В манометъра, измерената стойност зависи от отчитането на инструмента, което се извежда към неговия аналогов инструмент или дисплей.