Senzor de presiune: principiu de funcționare

În industriile moderne de diferite direcții, senzorii de măsurare a presiunii sunt utilizați pe scară largă. Acestea servesc pentru măsurarea cea mai precisă a citirilor în medii diferite și pentru recuperarea ulterioară a datelor în formă electrică sau digitală. Senzorii principali sunt împărțiți în piezoresonanță de mercur optic, rezistiv, magnetic, piezoelectric, capacitiv

.

Dispozitiv senzor

În acest instrument, parametrii pot varia în funcție de variația parametrilor din mediul care trebuie măsurat, de exemplu, lichid, gaz sau vapori. În senzor, caracteristicile mediului care trebuie măsurat sunt convertite într-un cod unificat pentru ieșirea indicatoarelor către un dispozitiv de indicare.

Senzorul constă dintr-un traductor primar care include un senzor de presiune, un circuit de prelucrare a semnalului secundar și diferite părți ale carcasei. În unele cazuri, este echipat cu elemente de etanșare pentru condiții de lucru în medii umede și corozive.

Clasificarea dispozitivelor prin principiul acțiunii

Din principiul funcționării sau din metoda utilizată pentru conversia semnalului de intrare la o ieșire electrică, senzorii de măsurare sunt clasificați:

• Metoda de măsurare a tensiunii. Componentele sensibile măsoară rezistența atunci când sunt expuse la o talie stabilită atașată la un element elastic care se deformează atunci când este aplicată presiunea.
• Metoda piezorezistă. Lucrări pe bază de părți sensibile integrale de siliciu. Convertoarele din siliciu au o sensibilitate ridicată datorită posibilității de a schimba rezistența semiconductorului. Pentru măsurarea caracteristicilor în medii non-agresive, se utilizează un cost redus, metoda de executare a echipamentului, atunci când senzorul nu este echipat cu nici un grad de protecție. Atunci când se lucrează într-un mediu în care poate asista senzorul materie agresiv, senzorul este echipat cu o carcasă etanșată cu separare cu membrană realizate din oțel, care transmite presiunea fluidului prin siliciu.
• Metoda capacitivă. Partea principală a senzorului care funcționează prin această metodă este o celulă capacitivă. Lucrarea sa constă în schimbarea capacității electrice între ambalajul condensatorului și diafragma de măsurare în dependență. Principalul avantaj este protecția împotriva deformării, în absența presiunii membrana își restabilește forma, în timp ce calibrarea unui astfel de senzor nu este necesară. Și, de asemenea, stabilitatea ridicată a caracteristicilor se datorează influenței mici a erorii de temperatură datorată volumului mic de lichid care umple volumul intern al celulei.
• Metoda de rezonanță. Baza pentru lucrul la acest principiu este modificarea frecvenței rezonanțelor elementului oscilant în timpul deformării acestuia. Din aceste deficiențe, este posibil să alocăm un timp de răspuns mare și incapacitatea de a lucra în medii agresive fără a pierde precizia măsurătorilor.
• Metoda inductiva. Se bazează pe înregistrarea cârligelor de vortex. Elementul de măsurare constă din două bobine izolate cu un ecran metalic. Traductorul măsoară deplasarea membranei în absența unui contact real între cele două suprafețe. Curentul electric este generat în bobine în așa fel încât încărcarea și descărcarea bobinei să aibă loc la intervale egale ale intervalului de timp. Când se schimbă poziția membranei, se creează un curent în bobina fixă, urmată de o schimbare a inductanței sistemului. Deplasarea datelor bobinei principale permite conversia datelor într-un semnal standard, care în parametrii săi este proporțional cu presiunea aplicată.
• Metoda ionizării. Lucrează pe principiul înregistrării fluxului de particule ionizate, cum ar fi o diodă tubulară. Lampa este echipată cu doi electrozi, un catod, un anod și un încălzitor în unele cazuri. Avantajul este capacitatea de înregistrare a datelor în medii cu presiune scăzută, inclusiv în vid, dar la presiunea atmosferică astfel de echipamente nu pot fi operate.
• Metoda piezoelectrică. Ideea se bazează pe efectul piezoelectric, în care elementul piezoelectric creează un semnal electric, proporțional cu efectul mediului pe acesta. Folosit pentru măsurarea în continuă schimbare a mediilor acustice și puls. Are o gamă largă de măsurări dinamice și private ale datelor. Are o masă mică, dimensiuni și o fiabilitate ridicată în operarea greu de funcționat.

Tipuri de senzori

capacitiv. Are cel mai simplu design, care include doi electrozi plate, cu un spațiu între ele. Una dintre ele este realizată sub forma unei membrane pe care este expusă influența mediului, ca urmare a modificării decalajului dintre electrozi. De fapt, acest tip este similar cu un condensator cu un decalaj variabil. Un astfel de senzor poate detecta chiar și o mică modificare a citirilor.

piezoelectric. Elementul principal constructiv este elementul piezoelectric, materialul care emite semnalul atunci când furnizează caracteristicile măsurate. Acesta este localizat în mediul măsurat și emite un curent în funcție de amploarea modificării presiunii. Dar datorită faptului că acest element își schimbă datele de ieșire numai atunci când mediul se schimbă, atunci la parametrii constanți nu va afișa date și este potrivit pentru a lucra numai în medii unde presiunea se schimbă periodic.

optic.

Dispozitivul de funcționare a acestor senzori se poate baza pe două principii de funcționare:

• Fibră optică. Este cel mai precis și măsurarea nu depinde de schimbarea regimului de temperatură. Partea principală de măsurat este ghidul de undă optic. Mărimea măsurării presiunii în astfel de instrumente face o concluzie privind modificarea amplitudinii și polarității luminii transmise prin partea sensibilă.
• Optoelectronic. Se compune dintr-o structură transparentă cu mai multe straturi prin care trece lumina. Unul dintre aceste straturi poate modifica indicele de refracție și grosimea stratului, în funcție de presiunea aplicată.

Ilustrația de mai jos prezintă schematic ambele metode de funcționare. Figura, A - schimbare refractivă, figura B - modificarea grosimii.

mercur.

Senzor elementar și tehnic simplu. Funcționează pe baza a două recipiente comunicante, dintre care una este presurizată, iar cea de-a doua metodă analogică realizează date și este determinată de o scală paralelă combinată de măsurare.

magnetic.

Funcționează pe baza unei metode inductive. Partea sensibilă constă în banda în formă de E, în centrul căreia este amplasată bobina, iar membrana sensibilă, parametrii măsurați sunt transmiși de-a lungul acesteia. Membrana este situată în apropierea plăcii, la o distanță scurtă de margine. Bobina, atunci când este pornită, creează un flux magnetic care, la rândul său, urmează prin bara, spațiul și membrana. Permeabilitatea spațiului magnetic este de câteva sute de ori mai mică decât permeabilitatea curelei și a membranei, astfel încât schimbarea inductanței are loc chiar și cu o mică modificare a dimensiunii spațiului.

piezoresonance.

Realizat de efectul piezoelectric, dar cu o singură diferență - în acest caz, un efect invers al celulei piezoelectric, bazată pe schimbarea formei materialului conform curentului de intrare. Acest senzor se aplică un rezonator în care doi electrozi sunt dispuse pe părți diferite, ele sunt aplicate alternativ este diferit curent polaritate, și prin aceasta placa este curbată în direcții diferite, având în vedere frecvența de intrare.

Diferența față de manometru

Principala diferență a acestui tip de senzori dintr-un manometru este că este un instrument destinat măsurării caracteristicilor fără conversie. În manometru, valoarea măsurată depinde de citirea instrumentului, care este transmisă la instrumentul sau afișajul său analogic.