Конспект лекций 2010 г. Содержание 1 Средства измерений технологических параметров 4 1Средства измерения давления 12

Вид материала

Конспект

Содержание 1.1.3.5 Эластичные мембраны. 1.1.4 Деформационные измерительные преобразователи давления, основанные на методе прямого преобразования Дифференциально-трансформаторные измерительные преобра­зователи давления.

Подобный материал:

• 1. Средства измерений. Классификация средств измерений, требования к ним. Измерительные, 1405.11kb.
• Конспект лекций 2010 г. Батычко Вл. Т. Муниципальное право. Конспект лекций. 2010, 2365.6kb.
• Рабочей программы дисциплины методы и средства измерений в телекоммуникационных системах, 29.58kb.
• Конспект лекций 2010 г. Батычко В. Т. Уголовное право. Общая часть. Конспект лекций., 3144.81kb.
• Общие вопросы измерений, 218.32kb.
• Программа по оказанию информационно-консультационных услуг: «Эталонные и рабочие средства, 110.06kb.
• Инструкция Приборы для измерений климатических параметров «Метео-10» Методика поверки, 92.72kb.
• Цена дипломной работы с чертежом 500 рублей содержание, 48.91kb.
• Зволяет производить измерения давления в топливной системе почти на всех автомобилях, 517.38kb.
• Эталонная установка для комплексного измерения акустических параметров в конденсированных, 80.86kb.

1.1.3.4 Гофры.

Гофры, применяются треугольной, трапециевидной, синусоидаль­ной и круговой форм. При необходимости получения большего прогиба используют соединение мембран в виде мембранных коро­бок рисунок 1.5(з), а также блоки, собранные из нескольких мем­бранных коробок рисунок 1.5(к).

Глубина гофр оказывает существенное влияние на линейность статической характеристики. Чем больше глубина гофр, тем линей­ность статической характеристики выше.

При измерении атмосферного (барометрического) давления по­лучили распространение гофрированные мембранные коробки, из внутренней полости которой воздух удален рисунок 1.5(л).

Эластичная мембрана, предназначенная для измерения малых давлений и разности давлений, представляет собой зажатые меж­ду фланцами плоские или гофрированные диски, выполненные из прорезиненной ткани, тефлона и другие. Плоские и гофрированные эластичные мембраны предназначе­ны, в основном, для создания достаточных перестановочных усилий при сравнительно небольших перемещениях.

Перестановочное усилие эластичной мембраны зависит от ее эффективной площади, которая при умножении на перепад давле­ния создает усилие, приложенное к геометрическому центру мем­браны.

1.1.3.5 Эластичные мембраны.

На рисунке 1.5(м, н) показаны типы эластичных мембран. При из­мерении перепада давления необходимо, чтобы при воздействии односторонних перегрузок на чувствительный элемент не проис­ходило его повреждения.

Применение мембранных блоков с жидкостным заполнением рисунок 1.5(о) позволяет решить эту задачу. При односторонней пе­регрузке, когда разность давлений P1 — Р2 больше верхнего пре­дела измерений, на который рассчитан чувствительный элемент, повреждение коробки не происходит, так как мембраны складыва­ются по профилю, а жидкость перетекает во вторую коробку.

Одной из основных характеристик деформационного чувстви­тельного элемента является зависимость перемещения рабочей точки от действующего давления Р или разности давлений. Эта характеристика , называемая статической, может быть ли­нейной или нелинейной. Ход статической характеристики в преде­лах упругой деформации неоднозначен и образует петлю гистере­зиса. Значение гистерезиса определяет систематическую погреш­ность деформационных средств измерений.

Кроме отмеченного недостатка чувствительным элементам при­суще свойство упругого последействия, суть которого состоит в том, что после прекращения изменения давления деформация продол­жает уменьшаться, асимптотически приближаясь к предельному значению. Наряду с упругим последействием при эксплуатации чувствительных элементов имеет место остаточная деформация, за­ключающаяся в том, что после снятия давления чувствительный элемент не возвращается в исходное положение. При многократ­ных измерениях остаточная деформация накапливается, что при­водит к значительным погрешностям.

Изложенные особенности деформационных чувствительных эле­ментов объясняют тот факт, что для технических манометров верх­ний предел измерений ограничивается половиной давления, соот­ветствующего пределу пропорциональности статической характери­стики, в то время как для образцовых приборов предел измерений ограничивается четвертой частью давления, соответствующего пре­делу пропорциональности.

Наиболее широко применяются мембраны. Они дешевы, легки в эксплуатации, используются как для местного контроля, так и в составе преобразователей.

Деформационные измерительные преобразователи давления, основанные на методе прямого преобразования.

Выпускаемые в настоящее время измерительные преобразователи давления, основанные на методе прямого преобразования, разли­чаются как видом деформационного чувствительного элемента, так и способом преобразования его перемещения или развиваемого им усилия в сигнал измерительной информации. Для преобразования перемещения чувствительного элемента в сигнал измерительной ин­формации широко применяются индуктивные, дифференциально-трансформаторные, емкостные, тензорезисторные и другие преоб­разовательные элементы. Преобразование усилия, развиваемого чувствительным элементом, в сигнал измерительной информации осуществляется пьезоэлектрическими преобразовательными эле­ментами.

1.1.4 Деформационные измерительные преобразователи давления, основанные на методе прямого преобразования

1.1.4.1 Индуктивные измерительные преобразователи давления.

На рисунке 1.7(а) показана схема измерительного преобразователя давления, оснащенного преобразовательным элементом индуктивного ти­па.



Рисунок 1.7 - Схемы измерительных преобразователей давления

Мембрана 1, воспринимающая давления, является подвижным якорем электромагнита 2 с обмоткой 3. Под действием измеряе­мого давления мембрана 1 перемещается, что вызывает изменение электрического сопротивления индуктивного преобразовательного элемента.

2. Дифференциально-трансформаторные измерительные преобра­зователи давления.

Измерительный преобразователь давления дифференциально-трансформаторного (ДТ) типа рисунок 1.7(б) со­держит деформационный чувствительный элемент 1 и ДТ-преобра-зовательный элемент 2. Преобразовательный элемент представля­ет собой каркас из диэлектрика, на котором размещены катушка с первичной обмоткой 7, состоящей из двух секций, намотанных согласно, и двух секций 4, 5 вторичной обмотки, включенных встречно. Внутри канала катушки расположен подвижный сердеч­ник 6 из магнитомягкого материала, связанный с пружиной 1 тя­гой 3.

К выходу вторичной обмотки подключен делитель, состоящий из регулируемого R₁ и постоянного R₂ резисторов. Делитель ис­пользуется при настройке преобразователя на заданный диапазон.

Путем изменения сопротивления R₁ можно изменять пределы измерений на плюс минус 25 процентов.

Формирование выходного сигнала ДТ - преобразовательного эле­мента осуществляется следующим образом. При протекании по первичной обмотке тока I₁ возникают магнитные потоки, пронизы­вающие обе секции вторичной обмотки и индуцирующие в них ЭДС е₁ и е₂. Значения этих ЭДС связаны с взаимными индуктивностями M₁ и М₂ между первичной обмоткой и каждой из секций вторичной обмотки.

В настоящее время разработаны ДТ - преобразовательные эле­менты с полным ходом сердечника 1,6, 2,5 и 4 мм. Преобразовате­ли имеют унифицированный сигнал в виде напряжения переменно­го тока, изменяющегося в диапазоне минус1 до 0 до плюс 1 В. Знак «минус» указывает на изменение фазы сигнала. Указанным значениям выходного сигнала соответствуют изменения взаимной индуктивно­сти ДТ - преобразовательного элемента минус10 до 0 до плюс10 мГн.

Преобразование измеряемого давления в электрический сигнал U_вых. рассматриваемым преобразователем давления осуществляет­ся путем преобразования давления в деформацию (перемещение) чувствительного элемента, жестко связанного с сердечником 6, и последующего преобра­зования перемещения сердечника 6 в электрический сигнал ДТ -преобразовательным элементом.

Преобразователи давления ДТ - типа работают в комплекте с дифференциально-трансформаторными вторичными приборами. Классы точности ДТ - преобразователей давления 1,0 и 1,5.

Для измерения перепада давления разработаны мембранные дифманометры с ДТ - преобразовательным элементом, осуществляю­щим преобразование перемещения мембранного блока в сигнал измерительной информации. Классы точности преобразователей пе­репада давления 1,0 и 1,5. Время установления выходного сигнала не более 1 секунды.