Rõhu mõõteandur: kirjeldus ja seade, tööpõhimõte, klassifikatsioon

Rõhu mõõtmise andureid kasutatakse laialdaselt erinevat tüüpi kaasaegses tööstuses. Need on mõeldud näitude kõige täpsemaks mõõtmiseks erinevates keskkondades ja edasiseks andmete kogumiseks elektrilisel või digitaalsel kujul. Peamised andurid jagunevad optilisteks, takistuslikeks, magnetilisteks, piesoelektrilisteks, mahtuvuslikeks, elavhõbeda piesoresonantsiks.

.

Anduri seade

Selle seadmega võivad parameetrid muutuda sõltuvalt parameetrite muutumisest mõõdetavas keskkonnas, näiteks vedelikus, gaasis või aurus. Anduris muundatakse mõõdetava kandja omadused ühtseks koodiks näitude kuvamiseks näidikuseadmel.

Andur koosneb primaarsest muundurist, mis sisaldab andurielementi – rõhuvastuvõtjat, sekundaarseid signaalitöötlusahelaid ja korpuse erinevaid osi. Mõnel juhul on see varustatud tihendusosadega töötingimuste jaoks niiskes ja agressiivses keskkonnas.

Seadmete klassifitseerimine tööpõhimõtte järgi

Tööpõhimõtte või sisendsignaali elektriväljundiks muundamiseks kasutatava meetodi järgi klassifitseeritakse mõõteandurid:

• Tensomõõturi meetod. Tundlikud osad mõõdavad takistust, kui nad toimivad elastse elemendi külge kinnitatud tensoandurile, mis on surve all deformeerunud.
• Piesoresistiivne meetod. Töötab integreeritud tundlike räni osade baasil. Ränimuundurid on tänu võimalusele muuta pooljuhtide takistust väga tundlikud. Karakteristikute mõõtmiseks mitteagressiivsetes keskkondades kasutatakse madalat maksumust - seadmete töömeetodit, kui tundlik element ei ole varustatud ühegi kaitseastmega. Kui töötate keskkonnas, kus on võimalik, et andur puutub kokku agressiivse ainega, on tundlik element varustatud suletud korpusega terasest eraldusmembraaniga, mis edastab survet abil räni vedelik.
• Mahtuvuslik meetod. Seda meetodit kasutava anduri põhiosa on mahtuvuslik element. Selle ülesandeks on muuta elektrilist mahtuvust kondensaatori virnastamise ja mõõtemembraani vahel, olenevalt. Peamine eelis on kaitse deformatsiooni eest, rõhu puudumisel taastab membraan oma kuju, samas kui sellise anduri kalibreerimine pole vajalik. Ja ka omaduste kõrge stabiilsus on tingitud temperatuurivea väikesest mõjust, mis on tingitud lahtri siseruumala täitva väikese vedeliku mahust.
• Resonantsmeetod. See põhimõte põhineb vibreeriva elemendi resonantssageduse muutumisel selle deformatsiooni ajal. Puuduste hulgas võib välja tuua pika reaktsiooniaja ja võimatuse töötada agressiivses keskkonnas ilma mõõtetäpsust kaotamata.
• Induktiivne meetod. Põhineb keerise köidikute registreerimisel. Mõõteelement koosneb kahest metallkilbiga isoleeritud mähist. Saatja mõõdab diafragma nihet, kui kahe pinna vahel puudub tegelik kontakt. Mähistes tekitatakse elektrivool selliselt, et pooli laadimine ja tühjendamine toimuvad võrdsete ajavahemike järel. Diafragma asendi muutmine tekitab fikseeritud mähises voolu, millele järgneb süsteemi induktiivsuse muutumine. Põhipooli andmete kallutatus võimaldab teisendada andmed standardsignaaliks, mis on oma parameetritelt võrdeline rakendatava rõhuga.
• Ionisatsiooni meetod. See töötab ioniseeritud osakeste voolu registreerimise põhimõttel, nagu lampdiood. Lamp on varustatud kahe elektroodi, katoodi, anoodi ja mõnel juhul küttekehaga. Eeliseks on võimalus salvestada andmeid madala rõhuga keskkondades, sealhulgas vaakumis, kuid selliseid seadmeid ei saa kasutada atmosfäärirõhul.
• Piesoelektriline meetod. Idee põhineb piesoelektrilisel efektil, mille puhul piesoelektriline element loob elektrilise signaali, mis on võrdeline mõõdetava keskkonna mõjuga sellele. Kasutatakse pidevalt muutuvate akustiliste ja impulsside mõõtmiseks. Sellel on lai valik dünaamiliste ja privaatsete andmete mõõtmist. Sellel on väike kaal, mõõtmed ja kõrge töökindlus rasketes tingimustes.

Andurite tüübid

Mahtuvuslik. Sellel on kõige lihtsam disain, mis sisaldab kahte lamedat elektroodi, mille vahel on vahe. Üks neist on valmistatud membraani kujul, mida mõjutab mõõdetud keskkond, mille tulemusena muutub elektroodide vahe. Sisuliselt sarnaneb see tüüp muutuva vahega kondensaatoriga. Selline andur suudab registreerida isegi väikese näitude muutuse.

Piesoelektriline. Peamine konstruktsioonielement on piesoelektriline element, materjal, mis väljastab signaali, kui sellele rakendatakse mõõdetud karakteristikuid. See asub mõõdetavas keskkonnas ja eraldab voolu sõltuvalt rõhu muutuse suurusest. Kuid kuna see element muudab oma väljundit ainult siis, kui keskkond muutub, siis konstantselt parameetrid, ei näita see andmeid ja sobib töötamiseks ainult keskkonnas, kus rõhk on katkendlik muudatusi.

Optika.

Selliste andurite tööseade võib põhineda kahel tööpõhimõttel:

• Fiiberoptiline. See on kõige täpsem ja mõõtmistöö ei sõltu temperatuuritingimuste muutustest. Mõõtmise põhiosa on optiline lainejuht. Selliste seadmete rõhu mõõtmise suuruse kohta tehakse järeldus tundliku osa kaudu edastatava valguse amplituudi ja polaarsuse muutumise järgi.
• Optoelektroonika. Koosneb mitmekihilisest läbipaistvast struktuurist, millest valgus läbib. Veelgi enam, üks neist kihtidest võib sõltuvalt rakendatavast rõhust muuta murdumisnäitajat ja kihi paksust.

Alloleval joonisel on skemaatiliselt näidatud mõlemad töömeetodid. Joonis, A - murdumise muutus, joonis B - kihi paksuse muutus.

elavhõbe.

Elementaarne ja tehniliselt lihtne andur. See töötab kahe omavahel suhtleva anuma baasil, millest üks on rõhu all ja teine ​​analoogselt väljastatud andmetega ning määratakse paralleelselt joondatud mõõteskaalaga.

Magnetiline.

Töötab induktiivse meetodi alusel. Tundlik osa koosneb E-kujulisest vardast, mille keskel on mähis, ja tundlikust membraanist, mille kaudu edastatakse mõõdetud parameetrid. Membraan asub plaadi lähedal, servast lühikese vahemaa kaugusel. Sisselülitamisel tekitab mähis magnetvoo, mis omakorda järgneb läbi varda, pilu ja membraani. Magnetpilu läbilaskvus on mitusada korda väiksem kui riba ja membraani läbilaskvus, seetõttu muutub induktiivsus isegi tühimiku suuruse vähesel muutumisel.

Piezoresonants.

See töötab piesoelektrilise efekti alusel, kuid ühe erinevusega - sel juhul kasutatakse piesoelektrilise elemendi pöördefekti, mis põhineb materjali kuju muutumisel sõltuvalt sissetulevast voolust. See andur kasutab resonaatorit, millel kaks elektroodi asetsevad vastaskülgedel, nende peal vaheldumisi antakse erineva polaarsusega vool ja selle tulemusena paindub plaat erinevatesse suundadesse, võttes arvesse toidet sagedus.

Erinevus manomeetrist

Peamine erinevus seda tüüpi andurite ja manomeetri vahel on see, et see on seade, mis on ette nähtud omaduste mõõtmiseks ilma seda teisendamata. Manomeetril sõltuvad seadme näidud mõõdetud karakteristikutest, mis kuvatakse selle analoogseadmel või ekraanil.