УДК 62

СПОСОБЫ ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ ЖИДКОЙ СРЕДЫ ПРИ ПОМОЩИ РАЗЛИЧНЫХ ТИПОВ ДАТЧИКОВ ДАВЛЕНИЯ

Финогенов Никита Юрьевич
Филиал ФГБОУ ВО «Национальный исследовательский университет «МЭИ» в г.Смоленске

Аннотация
Датчик давления представляет собой некое устройство, которое выдаёт на своём выходе определённый сигнал, зависящий от давления измеряемой среды. В настоящее время данный датчик широко распространён в системах автоматизации промышленности. Поэтому весьма актуально будет изучить некоторые из распространённых видом датчиков.

Ключевые слова: , , , ,


Рубрика: 05.00.00 ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

Библиографическая ссылка на статью:
Финогенов Н.Ю. Способы измерения давления жидкой среды при помощи различных типов датчиков давления // Современные научные исследования и инновации. 2019. № 5 [Электронный ресурс]. URL: http://web.snauka.ru/issues/2019/05/89236 (дата обращения: 08.05.2019).

В зависимости от выбранной точки отсчёта, все датчики можно разделить на две большие группы: датчики абсолютного давления и датчики относительного давления. Первый тип датчиков определяет абсолютную величину давления, которое не зависит от условий проведения измерений. Второй тип датчиков формирует выходной измерительный сигнал относительно какой-то известной эталонной величины.

Одним из относительно недорогих вариантов датчиков давления выступают кремниевые датчики, которые имеют выходной сигнал всего нескольких вольт. Обычно такой датчик изготавливается из кремниевой пластины, часть которой вытравливается до образования тонкой мембраны. С помощью метода ионной имплантации на мембране выполняют резистивные элементы и межсоединения. При изменении давления мембрана прогибается, при этом происходит изменение сопротивления резистивных элементов под действием, так называемого пьезоэлектрического эффекта. К преимуществам данного типа датчиков относится: высокая чувствительность, хорошая линейность, незначительные гистерезисные явления, малое время срабатывания, компактная конструкция, экономичная планарная технология изготовления. К недостаткам можно отнести то, что данный датчик очень чувствителен к повышенной температуре, но в большинстве это можно скомпенсировать. Чаще всего схемотехническим решением для измерения давления применяется резистивный мост, изображённый на рисунке:

Рисунок 1 ― Мост из пьезорестисторов.

В данном случае Ucc является опорным напряжением, подающимся на мост, а Ua ― выходное напряжение.

Ещё одним из популярных типов датчиков является емкостной датчик давления. Чувствительным элементами таких датчиков являются также мембраны и диафрагмы, которые преобразуют измеряемое давление в перемещение. Кроме того, они могут быть использованы как подвижный электрод емкостного датчика. Чувствительные элементы такого типа датчика изображены на рисунке 2.

Рисунок 2 ― Чувствительные элементы емкостных датчиков давления.

Как видно из рисунка, имеется две мембраны 1 и 2, между которыми создаётся определённая ёмкость. Затем под действием давления P данная ёмкость увеличивается за счёт того, что мембрана начинает прогибаться и ёмкость начинает нарастать, так как расстояние между электродами уменьшается. Таким образом, чувствительность емкостного датчика давления пропорциональна приложенному давлению. При этом существенным недостатком является и то, что чувствительный элемент сильно зависит от размеров мембраны. Также при конструировании емкостных датчиков необходимо обратить особое внимание на выбор материала. Для того, чтобы чувствительность к температуре была как можно меньшей необходимо использование таких материалов, которые имеют незначительные коэффициенты температурного линейного расширения.

Очередным типом датчика давления является индуктивный датчик. Он является дискретным. Принцип работы данного типа заключается в изменении коэффициенте самоиндукции дросселя, в следствии изменения воздушного зазора δ при перемещении якоря. Схема данного датчика изображена на рисунке 3.

Рисунок 3 ― Схема индуктивного датчика давления.

Достоинствами данного датчика является большая чувствительность, повышенная, повышенная мощность выхода, возможность подключения к промышленным источникам частоты, прочность и простота. К недостаткам можно отнести способность функционировать только при подаче переменного напряжения; на точность работы датчика особое влияние оказывают стабильность питания и частота.

Таким образом, рассмотрев наиболее распространённые типы датчиков давления необходимо предусмотреть условия для эксплуатации, так как не соблюдения казалось бы мелочи может привести к неисправной работе датчика, и возможно к поломке оборудования.

Поделиться в соц. сетях

0

Библиографический список
  1. Виглеб, Г. Датчики: Пер. с нем. / Г. Виглеб. — М.: Мир, 1989. — 196 с.
  2. Классификация датчиков [Электронный ресурс]. Режим доступа (свободный): https://helpiks.org/7-89988.html (Дата обращения 28.03.19).
  3. Шарапов, В.М. Датчики: Справочное пособие/ В.М. Шарапов, Е.С. Полищук — М.: Техносфера, 2012. — 624 с.


Количество просмотров публикации: Please wait

Все статьи автора «Финогенов Никита Юрьевич»


© Если вы обнаружили нарушение авторских или смежных прав, пожалуйста, незамедлительно сообщите нам об этом по электронной почте или через форму обратной связи.

Связь с автором (комментарии/рецензии к статье)

Оставить комментарий

Вы должны авторизоваться, чтобы оставить комментарий.

Если Вы еще не зарегистрированы на сайте, то Вам необходимо зарегистрироваться:
  • Регистрация