Електричні прилади для вимірювання тиску

Електричні прилади для вимірювання тиску сьогодні набувають найбільшого поширення для вимірювання і дистанційного передавання значення тиску. Первинним елементом таких приладів є так званий датчик тиску – пристрій для сприйняття величини тиску та перетворення його у відповідний електричний сигнал. Вихідним сигналом є, як правило, стандартний сигнал постійного струму в діапазоні 0...5 мА або 0...20 мА, або ж частотний сигнал.

Основні переваги електричних приладів: компактність датчика тиску; висока стабільність параметрів: температурна, часова, при циклічних навантаженнях; незначна температурна залежність; широкий вибір нормованих електричних виходів, а також роз’ємів для підведення тиску; довговічність та ін.

Для прикладу на рис. 11 показано датчики тиску DMP 331i (для малих тисків) і DMP 333i (для високих тисків), які знаходять широке застосування практично у всіх галузях промисловості.

Рис. 11. Датчики тиску DMP

Датчики підходять як для статичного, так і для динамічного вимірювання тиску і застосовуються для всіх середовищ тиску, сумісних з неіржавіючою сталлю. Основним елементом датчиків DMP 331і і DMP 333і є датчики тиску DSP 401 і DSP 404, які конструктивно виконуються в балоні з неіржавіючої сталі з привареною мембраною, що відокремлена наповнювачем з інертної оливи. При дії тиску напівпровідниковий датчик DSP 401 дає вихідний сигнал приблизно 100 мВ (DSP404 –200 мВ). Даний сигнал обробляється цифровим способом (16-бітним АD перетворенням) за допомогою мікропроцесора. Обробка забезпечує корекцію температурної залежності сенсора й електроніки з високою точністю. Виправлений сигнал обробляється АD перетворювачем на стандартний вихідний сигнал. Крім аналогового вихідного сигналу є можливість виходу типу RS.

Іншим прикладом є кремнієві датчики тиску типу ІПТ, які придатні для вимірювання абсолютного або надлишкового тиску рідин і газів. Датчики мають 12 діапазонів вимірювання тиску (від 0–1 кПа до 0-1500 кПа), лінійну вихідну характеристику, високу стабільність параметрів: температурну, часову та при циклічних навантаженнях. Важливою перевагою є мініатюрний корпус (15´15´18 мм) та мала маса приладу – 2 г.

В датчиках даного типу використано єдиний чотирьохконтактний тензоерс-елемент, вихідний електричний сигнал якого є пропорційним до деформації мембрани під дією тиску середовища. Тензоерс-елемент інтегрований зі схемою балансу початкового сигналу при відсутності надлишкового тиску. Компенсація температурної залежності тензочутливості здійснюється з допомогою зовнішнього резистора. Номінальний вихідний сигнал датчика – (50± 10) мВ при напрузі живлення 6 або 9 В. Гістерезис по тиску та коефіцієнт нелінійності навантажувальної характеристики не перевищують 0,1% від величини сигналу при номінальному тиску (СНТ). В діапазоні температур від 243 до 373 К похибка вимірювання тиску не перевищує 1% СНТ, а зміна початкового сигналу – не більше 0,2% СНТ.

Правила користування приладами для вимірювання тиску

Правила користування рідинними приладами

ð Прилад має бути встановлений вертикально і заповнений робочою рідиною до нульової відмітки шкали.

ð Отвір для приєднання приладу до ємності має бути невеликим, вісь отвору повинна бути перпендикулярною до стінки, а краї отвору мають бути гладкі без задирок.

ð У результати вимірів вносяться поправки на систематичні похибки, викликані зміною температури робочої рідини, капілярністю (при використанні трубок з діаметром меншим 10 мм для води та 6 мм для ртуті), пониженням рівня рідини в чашці.

Правила користування механічними приладами

ð Місце встановлення механічних приладів має бути добре освітленим, в зоні досяжності для огляду обслуговуючим персоналом та розташованим подалі він джерел вібрації.

ð При виборі приладу з одновитковою трубчастою пружиною необхідно, щоб робоча межа надлишкового тиску була не більше 3/4 верхньої границі вимірювання приладу при постійному тиску і не більше 2/3 верхньої границі вимірювання при змінному тиску. При вимірюванні різних значень тиску доцільно, щоб прилад працював у другій третині шкали. При роботі приладу в першій третині шкали зростає відносна похибка вимірювань, а при роботі приладу в зоні верхньої границі є загроза виходу його з ладу.

ð При проведенні вимірювань прилад має бути встановлений в робоче положення: вертикально, штуцером вниз.

ð Перевіряють встановлення стрілки на нуль шкали до і після проведення вимірювань.

ð При вимірюванні надлишкового тиску рідина в з’єднувальній трубці вивільняється від бульбашок повітря. При вимірюванні вакуумметричного тиску з’єднувальна трубка заповнюється повітрям.

ð При знятті показів кут зору спостерігача має бути перпендикулярним до циферблату приладу і проходити при цьому через вказівний кінець стрілки.

ð Якщо з’єднувальна трубка приладу заповнена рідиною, вносять поправку на висоту розташування приладу. Наприклад, якщо центр шкали манометра знаходиться на величину h вище від місця відбору тиску, то дійсний тиск в точці приєднання приладу на gh більший, ніж за показом приладу.

Перевірка пружинних манометрів

При перевірці технічного манометра його покази порівнюють з показами зразкового манометра, на підставі чого роблять висновок про приналежність приладу до присвоєного йому класу точності. Основні вимоги до вибору зразкового приладу:

1) верхня границя вимірювань зразкового приладу має перевищувати верхню границю вимірювання приладу, який підлягає перевірці;

2) максимально допустима похибка зразкового приладу повинна бути принаймні в 4 рази меншою за максимальну похибку даного технічного приладу.

При виконанні перевірки пружинних манометрів слід дотримуватися таких правил:

1) установка для перевірки має бути розташована подалі він джерел вібрації;

2) температура в приміщенні має бути в межах 17…23 ^оС;

3) відлік показів приладів беруть після легкого постукування по приладу зігнутим пальцем;

4) при перевірці лабораторних і зразкових манометрів покази приладів відраховують з точністю до 1/10 поділки шкали.

Опис лабораторної установки

Схема лабораторної установки подана на рис. 12. Установка складається з напірного трубопроводу 1, на якому встановлено вентиль 2 для можливості зміни тиску. У верхній частині труби зроблено отвір зі штуцером 3, до якого приєднано гребінку 4 з трьома гніздами 5 для приєднання трьох різних приладів: технічного манометра 6, зразкового манометра 7 та п’єзометра 8. П’єзометр використовується лише при невеликому надлишковому тиску в трубопроводі (до 2 м.вод.ст.), при більшому тиску він відключається з допомогою кульового крана 9.

Рис. 12. Схема лабораторної установки

Порядок виконання роботи

1. При закритому кульовому крані 9 повністю відкривають вентиль 2.

2. Записують покази манометрів 6 і 7. При надлишковому тиску меншому за 0,2 кгс/см² відкривають кульовий кран 9 і визначають надлишковий тиск також і за допомогою п’єзометра 8.

3. Поступово закриваючи вентиль 2, для 8-10 ступенів закриття записують покази манометрів 6 і 7 та п’єзометра 8.