Для управления производственным процессом часто используется измерительное оборудование, чтобы измерять ряд параметров и факторов риска. Ниже рассмотрим основные технологии для измерения перепада давления.
К содержанию ↑# Технологии измерения давления
Для начала важно определить, что преобразователи и датчики давления — это приборы, состоящие из элементов датчика давления, с помощью которых определяется сила, действующая на поверхность со стороны жидкости или газа, на основе различных принципов работы и с другими компонентами, которые отвечают за преобразование полученной информации в выходной сигнал.
Датчик или преобразователь измеряет физическую величину давления и преобразует ее в электрический или оптический сигнал в зависимости от характеристик рассматриваемого прибора.
Для своей работы датчики используют различные технологии, которые позволяют им давать точные результаты, среди основных из которых можно выделить следующие:
К содержанию ↑# 1. Технология тензодатчиков
Тензометрические датчики имеют чувствительные элементы, на которые наносятся узкопленочные тензорезисторы методом напыления или металлические тензорезисторы. Это могут быть мембраны или металлические листовые измерительные тела или монолитный элемент трубчатого типа, который увеличивает жесткость датчика и его способность измерять очень высокие давления, до 1500 бар. В этих датчиках электрическое соединение устанавливается мостом Уитстона для усиления сигнала и точных и постоянных измерений.
К содержанию ↑# 2. Технология емкостного давления
Емкостные датчики давления работают за счет напорной полости и мембраны, с которой образован переменный конденсатор. В процессе работы мембрана деформируется в момент приложения давления и пропорционально уменьшается ее пропускная способность. По конструкции изменение емкости измеряется электрически и коррелирует с приложенным к ней давлением. Важно учитывать, что емкостные датчики давления подходят только для работы при низком давлении, около 40 бар.
К содержанию ↑# 3. Пьезорезистивная технология
Пьезорезистивные датчики давления состоят из кремниевой мембраны и имеют тензометрические датчики, которые обнаруживают деформации из-за приложенного давления. Создавая мост Уитстона, тензорезисторы снижают чувствительность и увеличивают выходную мощность прибора. Из-за типа материалов, используемых в пьезорезистивных датчиках, они подходят для работы при высоких давлениях, около 1000 бар.
К содержанию ↑# 4. Резонансная технология
Резонансные датчики давления измеряют его по изменениям резонансной частоты в механизме, который обнаруживает напряжение, вызванное приложенным к нему давлением. Принцип работы этих датчиков основан на отклонении измерительного тела и, в зависимости от его конструкции, элемент может быть обнажен, а резонансная частота зависит от плотности среды. Однако необходимо учитывать, что в некоторых случаях датчики чувствительны к ударам и вибрациям.
Для классификации датчиков преобразователя давления можно использовать различные свойства, такие как диапазон измеряемого давления, диапазон температур, в котором они работают, или тип измеряемого давления, которое может быть абсолютным, манометрическим, нормализованным относительным или дифференциальным.
Абсолютные измеряют давление по отношению к эталонной камере, близкой к вакууму, манометрические или относительные служат для измерения давления по отношению к атмосферному в момент проведения измерения. Датчики стандартного манометра или постоянного эталонного давления измеряют давление относительно фиксированного давления. Дифференциальные манометры измеряют разницу между двумя давлениями и поэтому используются для измерения перепадов давления, уровней потока и жидкостей.
Для многих применений лучшим вариантом может быть использование датчика абсолютного давления, на показания которого не влияют изменения атмосферного давления и которые не претерпевают существенных изменений из-за изменений температуры, поскольку они всегда измеряют относительно вакуума или давления.