Измерение и балансировка

Датчики давления - это востребованные измерительные приборы, выходные параметры в которых зависят от уровня давления исследуемого материала (это может быть пар, а также жидкость или газ). Большинство современных систем не способны обойтись без устройств данного типа. Они находят применение в системах автоматизации различных отраслей, а именно: в энергетике, нефтяной, газовой отрасли, пищевой промышленности и во многих других сферах.

Уровень давления необходимо учитывать в процессе протекания многих химических процессов. Как известно, давление определяют, как силу, действующую на одну единицу площади. Вне зависимости от модели, все измерительные приборы состоят из таких элементов:

TA Link

TA Link обеспечивает связь между гидравлической системой и системой управления зданием (BMS). TA Link осуществляет точное измерение перепада давления. С помощью полученных данных вы сможете устранять неисправности в кратчайшие сроки и осуществлять более экономичную диагностику системы.

Подробнее...

TA-SCOPE

TA-SCOPE – это надежный, эффективный балансировочный прибор для измерения и фиксации перепада давления, расхода, температуры и мощности в гидравлических системах. Прочный, точный и легкий в использовании TA-SCOPE обеспечивает быструю, экономичную балансировку и позволяет в кратчайшие сроки устранять неисправности.

Подробнее...

TA-SCOPE Relay

TA-SCOPE Relay - это WI-FI прибор дальнейшего действия для получения данных измерения, балансировки и диагностики жидкостных систем с нескольких TA-SCOPE датчиков. В особенности используется в больших зданиях.

Подробнее...

 

  • первичного преобразователя давления (имеет чувствительный элемент);
  • всевозможных корпусных деталей (различные по конструкции);
  • схем, предназначенных для вторичной обработки сигнала.

 

Можно выделить три вида измеряемого давления: избыточное, абсолютное и дифференциальное. На современном рынке доступны различные типы измерительных приборов. Благодаря им можно получить необходимую информацию, которая отличается точностью. Подобрать наиболее подходящий датчик давления потребителю не составит труда.

Классификация устройств

Датчики давления можно классифицировать по принципу действия. Покупателям доступны следующие модели:

  • оптические;
  • магнитные;
  • емкостные;
  • ртутные устройства.

 

Это не весь перечень измерительных устройств. Далее рассмотрим более детально особенности различных моделей.

Оптические устройства

Оптические датчики давления могут выстраиваться на различных принципах измерения: оптоэлектронном, а также волоконно-оптическом.

Волоконно-оптические модели отличаются точностью показаний. Примечательно, их работа не слишком зависит от температурных колебаний окружающей среды. Оптический волновод выступает в роли чувствительного элемента. Что касается измеряемой величины, в таких устройствах необходимо учитывать изменения амплитуды, поляризации света, проходящего через специальный чувствительный элемент.

Оптоэлектронные датчики состоят из многослойных структур. Через такую структуру проходит свет, необходимый для проведения измерения. Один из прозрачных слоев способен изменять собственные параметры. Это зависит от давления окружающей среды. В таком случае можно выделить 2 параметра, которые способны постоянно изменяться: показатель преломления, а также толщина слоя. Естественно, в случае изменения этих параметров характеристики света, проходящего через эти слои, будут изменяться. Все изменения, происходящие в процессе исследования, регистрируются специальным фотоэлементом. Высокая точность - главное преимущество измерения давления при помощи оптоэлектронного датчика.

Магнитные датчики давления

Магнитные датчики также называют индуктивными. Чувствительная часть этих устройств состоит из Е-образной пластинки. В ее центре располагается катушка и чувствительная мембрана. В случае подключения катушки создается магнитный поток. Он проходит через всю пластину, мембрану и воздушный зазор, который образован между элементами. Датчики магнитного типа удобны в процессе эксплуатации.

Емкостные устройства

Эти модели имеют наиболее простую конструкцию. Такое устройство состоит из двух плоских электродов, а также зазора, который располагается между ними. Один из электродов представляет собой мембрану, на которую оказывает влияние измеряемое давление. Соответственно, величина зазора начинает постепенно изменяться. Другими словами, этот тип датчиков представляет собой конденсатор с постоянно изменяющейся величиной зазора. Емкость конденсатора, в свою очередь, зависит от величины образующегося зазора. Емкостные датчики могут фиксировать даже совсем небольшие изменения давления.

Ртутные датчики

Это очень простые измерительные устройства, которые функционируют по принципу сосудов, сообщающихся между собой. На один из таких сосудов оказывает воздействие измеряемое давление. Пользователь может определить давление по величине ртутного столба.

Пьезоэлектрические

Чувствительный элемент такого датчика - пьезоэлемент. Это специальный материал, выделяющий электрический сигнал в случае деформации (прямой пьезоэффект). Такой элемент находится в постоянно измеряемой среде. В процессе работы он выделяет ток, который пропорционален величине изменения давления. Поскольку электрический сигнал в пьезоматериале выделяется только в случае деформирования, такой датчик может применяться только для быстро изменяющегося давления.

Пьезорезонансные

Такое оборудование также использует пьезоэффект. Однако в отличие от пьезоэлектрических устройств, в датчиках данного типа используется обратный пьезоэффект (форма пьезоматериала будет изменяться в зависимости от подаваемого тока). Такой датчик давления оснащен резонатором, выполненным из пьезоматериала. С двух сторон на него нанесены электроды. Напряжение разного знака переменно подается на электроды. Благодаря этому пластина начинает выгибаться то в одну, то в другую сторону. Частота резонатора отображает величину, с которой давление оказывает воздействие на мембрану. Она начинает постепенно давить на резонатор.

Резистивные модели

Довольно часто такие устройства называют тензорезистивными. Тензорезистор представляет собой важный элемент, который изменяет собственное сопротивление, в зависимости от происходящего деформирования. Тензорезистор установлен на мембране, которая довольно чувствительна к происходящим изменениям давления. При давлении на мембрану она начинает изгибаться. Одновременно с тем изгибается тензоризистор, закрепленный на ней. Благодаря этому сопротивление на них начинает постепенно изменяться, величина тока в цепи также увеличивается или понижается.

Как выбрать датчик давления - основные параметры выбора

При выборе наиболее подходящего датчика давления рекомендуется учитывать следующие параметры:

  • вид давления: важно определиться с тем, какой вид давления будет измеряться (вакуум, избыточное, дифференциальное, а также барометрическое или абсолютное);
  • диапазон давления, которое планируется измерять;
  • степень защиты измерительного прибора: в различных отраслях применения датчика разные условия эксплуатации (необходима различная степень защиты от пыли, воды);
  • наличие термокомпенсации: расширение материала, другие эффекты способны наложить значимые помехи на выходные показания датчика (если присутствует постоянное изменение температуры измеряемой среды, термокомпенсация является необходимой);
  • материал: внутренний, внешний материал оказывает огромное значение при использовании датчика, особенно - в агрессивных средах (в таком случае рекомендуется выбирать модель с коррозийной устойчивостью);
  • вид предоставляемых данных: он может быть цифровым или аналоговым (зависит от личных предпочтений заказчика).

 

Тип выходного сигнала

Современный датчик давления может иметь различный тип выходного сигнала. По такому признаку все современные модели разделяют на несколько групп: базовые, термокомпрессионные.

Базовая структура является наиболее простой. Стоимость таких устройств наиболее выгодна для покупателей. Основная особенность такой модели - сильная зависимость характеристики преобразования от температуры. Большой разброс напряжения - еще одна особенность, которая присуща таким устройствам. Высокий спрос на эти приборы можно объяснить тем, что в современной промышленности существует целый ряд приложений, где отсутствует необходимость в точном измерении (требуется только оценка). В этом случае можно существенно сэкономить на покупке устройства. Еще одна причина, по которой базовый датчик давления пользуется спросом - специфические требования к устройству по стабильности, точности и типу выходного сигнала.

Термокомпрессионный датчик давления отличается от базового более сложной структурой чувствительного элемента. Такие измерительные устройства содержат дополнительный комплект тонкопленочных резисторов и термисторов. Эти элементы располагаются на одном и том же кристалле, что и диафрагма. Положительная особенность таких устройств - возможность замены датчика, вышедшего из строя. При этом не придется осуществлять перекалибровку системы. В среднем такие устройства на 30-35% дороже обычных датчиков.

Датчики дифференциального давления

Датчик дифференциального давления проводит необходимые измерения очень оперативно и стабильно. Такие устройства оснащены аналоговым и цифровым интерфейсом. Благодаря этому обеспечивается высокая точность измерений, а также предоставление точных данных даже при низких перепадах давления. Благодаря небольшим размерам, привлекательной стоимости устройства могут быть использованы для различных целей. Измерительные приборы от известных производителей проходят индивидуальную калибровку. Помимо этого, устройства осуществляют температурную компенсацию. Точное измерение перепадов давления происходит за счет измерения потоков в датчике.

Датчики дифференциального давления хороши тем, что с их помощью можно проводить измерения даже с предельно высокой чувствительностью. В этом случае обеспечивается высокая точность даже при небольших перепадах давления (до 10 Па). К числу положительных особенностей таких моделей можно отнести:

  • осуществление самостоятельной диагностики (проводится регулярно);
  • в некоторых моделях полученные данные сохраняются в EEPROM;
  • температура среды компенсируется в автоматическом порядке;
  • устройства соответствуют общепринятым нормам качества;
  • возможность активации аварийного режима работы.

 

Датчик дифференциального давления является высокоэффективным устройством, которое дополняет микропроцессор. Подобные устройства отличаются гибкой системой калибровки давления. Помимо этого, такие измерительные приборы имеют автоматическую систему компенсации температуры окружающей среды. Датчики дифференциального давления отличаются широким спектром применения. Их можно использовать для измерения потока, уровня, давления. Все данные, поступающие на сенсор, сохраняются в памяти устройства. Благодаря этому осуществлять повторные измерения не придется.

Любой датчик дифференциального давления от современных производителей обеспечивает точность показаний. Простота, удобство эксплуатации - немаловажная особенность, определяющая выбор многих покупателей. Датчики дифференциального давления представлены в широком ассортименте. Чтобы подобрать наиболее подходящую модель, достаточно ознакомиться с характеристиками, техническими особенностями каждого датчика.

Датчик давления дифференциального типа отличается универсальностью - это главная особенность оборудования. Такие модели содержат практически все схемы, необходимые элементы для точных измерений. В различных режимах для работы датчика требуется простая схема смещения, а также компенсация усиления. Коррекция барометрического давления, температуры осуществляется при помощи стандартных таблиц соответствия. Характеристики различных устройств имеют небольшой разброс от одного прибора к другому. Ведь практически все модели имеют характеристики, которые определяются внешними факторами (давлением, температурой).

Значение параметров окружающей среды

Выбирая датчик давления, необходимо учитывать существующие параметры окружающей среды, а именно:

  • температуру окружающей среды;
  • влажность окружающей среды;
  • наличие агрессивных сред.

 

Параметры окружающей среды должны находиться в рекомендуемых пределах для определенного датчика. В том случае, если в окружающей среде присутствуют агрессивные средства, можно остановить выбор на специальных моделях. Такое оборудование устойчиво к негативным химическим воздействиям.

В случае работы устройства в условиях высокой влажности (при регулярных перепадах температуры) стоит выбирать модели, имеющие корпус из нержавеющей стали. В этом случае можно не беспокоиться об образовании вредной коррозии. Более дорогостоящий датчик давления, предназначенный для измерения относительного давления требует связи сенсора с атмосферой. У бюджетных моделей сенсор поддерживает связь с атмосферой за счет не герметичности корпуса. При такой конструкции влажный воздух, попадая внутрь датчика, начинает конденсироваться при снижении температуры.

В процессе расчета погрешности измерений датчика рекомендуется учитывать тот факт, что помимо главной погрешности, существует также основная погрешность. Это значение погрешности датчика относительно диапазона измерений. Как правило, такие данные заявляет завод-производитель. Их учет необходим, в первую очередь, для обеспечения нормальных условий эксплуатации. Под нормальными условиями эксплуатации понимают следующие условия:

  • температура окружающей среды составляет не менее -20 градусов;
  • давление рабочего материала - в пределах диапазона измерений;
  • атмосферное давление должно соответствовать норме;
  • турбулентность, другие явления должны отсутствовать.

 

Дополнительная погрешность представляет собой значение погрешности, которое вызвано отклонением условий эксплуатации. При этом учитываются особенности конкретного применения. Температурная погрешность - важнейшая составляющая дополнительной погрешности. Как правило, этот показатель указывается в технической документации, которая прилагается к измерительным приборам. Это значение может быть рассчитано для определенного значения температуры рабочей среды.

Бюджетные датчики позволяют работать в небольшом диапазоне давления. В том случае, если величина давления изменяется достаточно быстро, рекомендуется воспользоваться пьезоэлектрическим устройством. Такие модели функционируют за счет электрического тока, который возникает при нажиме. Для этих же целей может быть использовано резистроное устройство. Принцип его действия основывается на деформации мембраны, чувствительной к механическим нагрузкам.

Широкий ассортимент достойных моделей позволит подобрать именно тот датчик давления, который будет предоставлять точные данные на протяжении всего периода работы. Все устройства отличаются простотой эксплуатации, вне зависимости от выбранной модели. Современные модели датчиков отличаются надежностью, долговечностью и точностью предоставляемых данных. Ознакомиться с техническими характеристиками оборудования можно в документации, прилагаемой к прибору.