Электронные датчики. Датчики давления и разности давлений

ЭЛЕКТРОННЫЕ  ДАТЧИКИ

Датчики  давления  и  разности давлений

Датчики давления и разности давлений (далее - преобразователи) представлены следующими типами:

n  модель Сапфир 22М

n  модель Метран 22М

n  модель 50DPP, 50DPF  фирмы 

n  модель                            фирмы  WIKA

n  модель                            фирмы   YOKOGAWA

Преобразователи предназначены для непрерывного или дискретного измерения абсолютного, избыточного давлений, давления разрежения, и разности давлений в унифицированный токовый сигнал.

Преобразователи указанных типов позволяют измерять давление в диапазоне от –0,1 МПа  абсолютного давления до 1000 МПа  избыточного давления.

Предел допускаемой основной погрешности измерения от 0,2 % (фирма YOKOGAWA)  до 1,0 %  (Сапфир 22М  датчик 2184 избыточное давление до 1000 МПа).

Дополнительная погрешность, вызванная изменением окружающей температуры, у моделей разного поколения отличается довольно существенно. Так дополнительная температурная погрешность преобразователя Сапфир 22М-ДД модель 2430 (наиболее распространенная на ОАО “Каустик ”) с пределом измерения от 6,3 КПа до 40 КПа  составляет  0,93 % (максимальная !!!) на каждые 10 °С при  допускаемой основной погрешности 0,5% и текущим пределом измерения 6,3 КПа. Современный преобразователь фирмы YOKOGAWA  имеет дополнительную температурную погрешность 0,083 % на каждые 10 °С при допускаемой основной погрешности 0,2 %. Такой высокий показатель обеспечивается наличием встроенного в измерительный блок полупроводникового  датчика температуры (диод, транзистор (свойство p-n перехода)). Измерительная микропроцессорная система преобразователя корректирует температурную погрешность измерительного блока в соответствии с сигналом  датчика  температуры.

Измерение давления основано на физических свойствах некоторых материалов:

-  изменения  электрического сопротивления при деформации – тензоэффект.

-  возникновение разницы потенциалов при деформации – прямой пьезоэффект.

Состав и работа преобразователя

на основе модели Сапфир 22М

Измерительная часть преобразователя – чувствительный элемент, состоящий из пластины монокристаллического сапфира с кремниевыми тензорезисторами (полупроводниковый тензорезистор).  Пластина прочно соединена с металлической мембраной тензопреобразователя. Внутренняя полость заполнена кремнийорганической жидкостью, передающей внешнее воздействие от разделительной гофрированной мембраны на мембрану тензопреобразователя. Результатом является изменение сопротивления тензорезисторов. Тензорезисторы измерительного блока соединены по мостовой схеме, питание   тензомоста  осуществляется источником тока (генератором тока) с номинальным напряжением питания 6В (см. блок схему). Сигнал рассогласования с измерительного тензомоста, в зависимости от типа датчика до 250 мВ, поступает на вход дифференциального каскада обеспечивающего высокую термостабильность усилителя, усиливается до нормализованного уровня. В состав усилителя входят следующие блоки компенсации погрешности:

-  компенсации нелинейности тензомоста

-  компенсация температурной погрешности диапазона  (электронной части)

-  компенсация температурной   погрешности нуля  (электронной части)

Преобразователь напряжение-ток формирует выходной унифицированный  токовый сигнал 0-5мА , 0-20мА и 4-20мА, а также содержит элементы настройки диапазона и  нуля. Напряжение питания преобразователя 24В или 36В постоянного тока. При напряжении питания 24В максимальное сопротивление нагрузки не более 500 Ом.

Схема  структурных соединений блоков представлена на  Рис.1