Қысым датчигі

АННОТАЦИЯ

Бұл курстық жұмыста қысым датчигінің түрлері мен жұмыс істеу принциптері қарастырылды.Метрологияның өлшеу туралы,өлшеудің бірлігі мен қажетті дәлдікке жету тәсілдері туралы,оның көп жерде қолданылатыны жайлы жазылған.Серіппенің созылуы немесе сығылуы жайында мәліметтер қарастырылды.

 

МАЗМҰНЫ

 

1.     АННОТАЦИЯ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2.     КІРІСПЕ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3.     1 БӨЛІМ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1

4.     Қысым датчигі . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2

5.     Іске асыру әдістемесі. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3

6.     Тензометриялық әдіс. Виброэлемент. Резонанстық әдіс.

7.     Сыйымдылық әдісі. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

8.     Қысым датчиктерінің тіркеу сигналдары. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

9.     Ваккумды датчиктер . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

10. 2 БӨЛІМ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

11. Серіппенің созылуы немесе сығылуы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

12. Созылу мен сығылу деформациясы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .14

13. ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

 

КІРІСПЕ

Метрология (грек. metron – өлшем және logos – сөз, ілім) – өлшеу туралы, өлшеудің бірлігі мен қажетті дәлдікке жету тәсілдері туралы ғылым.

Метрологияның негізгі мәселелеріне:

         өлшеудің жалпы теориясы;

         физикалық шамалардың және оның жүйелерінің бірліктерін ұйымдастыру;

         өлшеудің әдістері мен құралдары;

         өлшеудің дәлдігін анықтау әдістері (өлшеудің қателіктер теориясы);

         өлшеу бірлігін және өлшеу құралдарының метрологиялық жарамдылығын қамтамасыз ету (заңды метрология);

         эталондар мен өлшеу құралдарының үлгілерін жасау;

         эталондарды бірлік өлшемдерін тарату әдістері жатады.

 

Метрология алғашқыда өлшеудің әр түрлі тегін (сызықтық, сыйымдылық, салмақ, уақыт) жазумен, сонымен қатар бірнеше мемлекеттерде қолданылған ақша және олардың ара қатынасын табумен айналысты.
Қазіргі заманғы метрология 3 түрден тұрады: заңнамалы, фундаменталды (ғылыми) және практикалық метрология.

 

1 БӨЛІМ.ҚЫСЫМ ДАТЧИГІ

Қысым датчигі - құрылғы, орта қысым (сұйық, газ, бу беру) байланысты физикалық параметрлері әр түрлі болады.Орта қысымды датчиктер стандартталған пневматикалық, электрлік сигналдарды немесе сандық коды түрлендіріледі.(Сурет 1)

 

 

Сурет 1 Қысым датчигі  AUTROL APT3200-G

Іске асыру әдістемесі

Қысым датчигі бастапқы қысым таратқыш элементтерден тұрады,құрамындағы сезгіш элемен-қысым қабылдағыш. Қайталама сигнал өңдеу схемасы, сенсор және сыртқы әсерлерден қорғау үшін, және ақпараттық сигнал шығару құрылғысының қауіпсіздігі үшін герметтеледі, соның ішінде негізгі бөлімнен, түрлі конструкциялардан құралған.

Қысым датчигінің құрылысы(Сурет 2)

Сурет 2

 

Тензометриялық әдіс

Датчиктін сезгіш элементі деформация кезінде серпімді элементке желімделген қысыммен тензорезисторға қарсылық жасайды.

Тензометриялық датчик көпір қарсылық тұйықталу өзгерістерін өлшеу арқылы қысым өзгерістерін Уитстон схемасы арқылы анықтайды. Жалпы, бұл схема бір бөлімде () қатысты қарсылық басқа бөлімінде () орталық филиалында гальванометр нуль қайтаруға бірдей болды, сондықтан. көпір тізбектің екі секция теңестіру арқылы белгісіз электр кедергісін анықтау үшін қолданылады бөлімдердің бірі, оның кедергісі басқа бөлімде реттеуге болады белгілі кедергісі бар резистор қамтиды(Сурет 3).

Сурет 3

Тензодатчик резисторлары әрбір зондтау элементтерін орналастырады және қысым өзгеруімен әр резистор кедергісін өзгерісін анықтайды. Тығыздық ρ,

L = ұзындығы, және A = қимасы ауданының нақты қарсылық =, онда теңдеу арқылы анықталады. қысым өзгерісі, сондықтан, бір резистор ретінде қысу датчигін, және басқа да ұзаруы сенсорын дирижері ұзартуға немесе қысу болады, не. температураның әсерін бақылау үшін (және сым, өзгеру салдарынан Созылған немесе қысуға болады, не), тегін зонд басқа екі резисторлар орналастырылуы тиіс. Бұл датчиктер жиі жартылай өткізгіш түрі (N-түрі немесе P-түрі) бірі болып табылады. Осылайша, мұндай датчиктерді сезімталдығы олардың металл әріптестерімен салыстырғанда айтарлықтай үлкен сезімталдығы, бірақ үлкен сезімталдығы көбірек тар функционалдық ауқымын келеді: температура нақты мәнін алу үшін тұрақты қалуы тиіс. Бұл датчиктер (электр компоненттерін басқа түрлері қарағанда) температура өзгерістер туралы қатты тәуелді. 3,5 МПа - 1,4 сезімталдықпен 1400 МПа - қысым диапазоны 0.

Байланыссыз тензодатчик төменде көрсетілген(Сурет 4).

Сурет 4

Байланыстырылған датчик деформациялар мысалы төменде көруге болады. қысым өзгерістер деформацияланады диафрагманың жоғарғы бөлігінде орналасқан бұл түрі, диафрагманың қоса тіркеледі сым тартады.(Сурет 5)

Сурет 5

Виброэлемент

Вибро қысым датчиктер Виброэлементтердің резонанстық жиілігі өзгерісін өлшеу арқылы жұмыс істейді.Ағымдағы сым жылы электр күшін индуцирлы сымдар арқылы ағады.Сым тербелуін тудырады, содан кейін күші артады. Қысым әсер сым өзі әсер осы механизмі: қысым арттыру сым стресс азайтады және, осылайша, тербеліс бұрыштық жиілігі сымдар азайтады. вакуум астында цилиндрде лақтыруға абсолюттік қысым датчигін өлшеу кезінде болады. Сенсорларды өлшеу абсолюттік қысым өте тиімді болып табылады: олар қайталанатын нәтиже және нашар температурасы әсер. қысымның қысқа мерзімді өзгерістерді бақылау үшін, онда қажет, олар, алайда, өлшеу процесінде сезімталдығы жетіспейді, сондықтан олар процесінің өте қолайлы болып табылады. Қысым диапазоны: 0,0035 - 0,3 МПа 1E-5 МПа сезімталдықпен.

Төменде вибрациялық датчик көрсетілген (Сурет 6).

Сурет 6

Вибрациялық датчик цилиндр түрінде (абсолютті қысым үшін) төменде көрсетілген (Сурет 7).

Сурет 7

Сыйымдылық әдісі

Қысым датчигінің «Жүрекгі» ыдыстық ұяшық болып табылады. Әдіс конденсатор пластиналар және мембраналық жем қысымды өлшеуге арасында және сыйымдылығы байланысты сыйымдылық өзгеруіне негізделеді.Әдісінің қуаты басты артықшылығы асқын қарсы қорғау болып табылады (редакцияланған. диафрагма тиеу бойынша қосымша датчик калибрлеу қажет емес, онда, оның бастапқы пішінін қалпына келтіреді шамадан қабықты алып тастау кезінде деформация ұшырауы жоқ ұзақ уақыт бойы конденсатор қабырға «табаққа» сүйенеді), сондай-ақ метрологиялық жоғары тұрақтылығын қамтамасыз етеді сипаттамалары, температура қате әсерін төмендетуге тікелей ұяшыққа байланысты.Толтыру сұйықтықтың көлемі шағын.

 

Резонанстық әдісі

 

Бұл әдісте деформация күш немесе қысым кезінде тербелмелі серпімді элементтің резонанстық жиілігі өзгеруі негізделеді. Бұл сапасы жоғары датчик шығу тұрақтылығын және сапасы жоғары құрылғы сипаттамаларын түсіндіреді.

Бұның кемшіліктері жеке қысым түрлендіру тән, маңызды жауап беру уақыты, оқуларының дәлдік жоғалтпай қатал ортада өлшеу орындауға қабілетсіздігі болып табылады.

 

Индуктивті әдісі

(Фуко ағымдар) құйынды токтарын тіркеуі негізделген.Зондтау элементі металл экранда арасындағы оқшауланған екі орамдарда тұрады. түрлендіргіштен механикалық байланыста болмаған мембрана ауыстыруды өлшейді. орамдағы зарядтау-разрядтау тұрақты аралықтарда орын етіп, катушкалар электр айнымалы ток сигнал генераторларын. мембрана жағдайда жүйесін индуктивтілік өзгеруіне әкеледі бекітілген негізгі катушкалар ток жасайды. Негізгі катушкалар, сипаттамалары жылжуы параметрлер бойынша қолданылатын қысым тікелей пропорционалды стандартталған сигналында қысым айырбастауға мүмкіндік береді (Сурет 8).

Сурет 8

 

Қысым датчиктерінің тіркеу сигналдары

 

Қысым датчиктерден сигналдар тез және баяу ретінде, әртүрлі болуы мүмкін. Бірінші жағдайда, олардың ауқымы төмен жиілігі болып табылады. дәл сигнал сандылау үшін, ол толығымен араласу спектрін жоғары жиілікті бөлігін жолын кесу қажет. Бұл өнеркәсіптік ортада, әсіресе шынайы болып табылады.

Әсіресе баяу үшін түрлі кіріс сигналдар біріктіру АЦП пайдаланылады. Олар өлшеу (араласу ықпалында өзгертеді) сигнал лездік мәні және бақыланатын ортада өтіп жатқан процестерді тұрақты уақыты қарағанда, әрине, аз уақыт белгілі бір мерзімге кешенді сигнал функциясы болып табылады, бірақ ең төменгі жиілікті араласу кезеңімен салыстырғанда, әрине, үлкен жүргізу. Біріктіру АЦП көптеген шетелдік фирмалар (Texas Instruments, Analog Devices және т.б.) шығаратын.

Аналогтық шығу сигналы бар датчиктер, мысалы, 0-20, 4-20 мА және 0-5, 0.4-2 В өлшеу үшін пайдаланылатын қысым.

Айнымалы Пьезоэлектрические датчиктер бірнеше Гц-тен бірнеше жүз кГц жиілік диапазонында тез процесін өлшеу үшін пайдаланылады.

Қысым химиялық процестердің бірқатар жобалау кезінде қарастырылуы тиіс. Қысым м.а. аудан бірлігіне күш ретінде анықталады және ағылшын бірлікпен өлшенеді - PSI немесе SI бірліктерде - Па.

        Өлшенген қысым үш түрі бар:

        Абсолюттік қысым - атмосфералық қысым плюс артық қысым;

        Артық қысым - абсолюттік қысым минус атмосфералық қысым;

        Дифференциалды қысымды - екі нүктелер арасындағы қысым айырмашылығы.

Өнеркәсіпте пайдалануға арналған нарығында қазір қол жетімді қысым датчиктерінің түрлі түрлері бар. Олардың әрқайсысы белгілі бір жағдайларда артықшылықтары бар.

Датчиктің іріктеу критерийлері

Қысым дұрыс және тиімді реттелетін жұмыс істеу жүйесі үшін,жүйенің жағдайында жөндеу немесе ауыстыру қажеттілігі жоқ қажетті және ұзақ уақыт кезеңі ретінде қысым датчигі дәл оқу беруге пайдаланылуы мүмкін, бұл маңызды болып табылады.Берілген процесс үшін белгілі бір қысым датчигін жарамдылығын әсер ететін бірнеше факторлар бар. Негізгі болып табылады:

        Құрылғы пайдаланылатын болады ортада пайдаланылатын материалдардың сипаттамасы;

        Экологиялық жағдай;

        Қысым диапазоны;

        Өлшеу процесінде қажетті дәлдігі мен сезімталдық деңгейі.

Сезгіш элементі (серпімді мүшесі) процесінде пайдаланылатын заттардың әсеріне ұшыраған, сондықтан осы заттармен реакцияға немесе коррозиялық БАҚ-ұшыраған датчик материалдық немесе жарамсыз болады. Мембраналық (диафрагма) пайдалану тіпті ең ауыр жағдайларда оңтайлы болып табылады.

Дифференциалды қысым датчигі

Дифференциалдық қысым датчиктерінің қысым өлшеу осындай диафрагма немесе Вентури атап айтқанда датчиктер, қысым айырма нәтижесі болып табылатын датчиктерді түрлі түрлерімен пайдаланылады. Дифференциалдық қысым датчигі сигнал қысым айырмашылықты түрлендіреді. (DP) сұйықтық ағынының сипатына байланысты дифференциалды қысым датчигі келісім өлшенеді қайда. (Сыртқы компоненті өлшеу нүктесі арқылы қоса беріледі) аз инвазивті Типтік дифференциалды қысым датчигі; ол, әдетте, ыдыстық орган қысымның төмендеуі түсіндіруге болады, ол (сыйымдылық өзгеруіне арқылы) сигнал генерациялау үшін бірге немесе бөлек жылжытуға мүмкіндік береді диафрагма бар жұбы сыйымдылық элементімен пайдаланылады. Олар жиі үлкен қысым тамшы шағын айырмашылықтарды анықтау үшін пайдаланылады. Оның орналастыру (қысымның төмендеуі ұқсас) оның кернеу «құлап қалу» өлшеу үшін резистор параллель бір вольтметр қосылу ұқсас.

Өлшенген қысым және дифференциалдық қысым датчигі сезімталдық диапазоны датчиктің пайдаланылады серпімді және электр құрамдас тәуелді. Бұл, алайда, барлық басқа қосымшалар үшін, ол өте пайдасыз, дифференциалдық қысым өлшеу үшін пайдаланылатын үлкен сенсор болып табылады.

Ваккумды датчиктер

Мұндай датчиктер қосалқы атмосфералық қысым сілтеме жасап өте төмен қысымды немесе вакуум өлшеуге болады. Сондай-ақ, төмен қысымды өлшеуге арналған диафрагма және электр сенсорлар, жылу өткізгіштік сенсорлар мен иондалуы датчиктері болады.

Жылулық ваккумметрлер

Датчиктің бұл түрін пайдаланылатын принципі қысыммен газ жылу өткізгіштігі өзгеруі болып табылады. Алайда, салдарынан осы екі қасиеттерін арасындағы байланыс, сондай-ақ Пирани өлшемдермен (0,4Е-3 1.3E-дейін 3) тек қана диапазонында төмен қысымда пайдаланылуы мүмкін аталады сызықтық, осы түрінің датчиктері, болып табылады, онда идеал газ мінез-құлық ауытқу үшін МПа. Бұл өте сезімтал компоненттері болып табылады. Олар қысым 6e-13 МПа өзгерістер анықтай алады.

Осы датчиктер, спираль жіп өткізгіш жылыту катушкалар. қысым өзгерісі осылайша оның температурасын әр түрлі тудыратын, жіп жылу беру жылдамдығын өзгертеді. Көпір қарсылық тізбектің бөліктері - температураның Бұл өзгерістер, сондай-ақ жылу талшықтар қосылған термопар арқылы анықтауға болады.

 

Электрлік датчиктер

Қазіргі таңда индикаторы қосылған датчиктер, қысым көрсету үшін, сондай-ақ оқып, онда бақылау бөлмеде және қысым анықтау берілуі мүмкін электр немесе пневматикалық сигнал, қысым түрлендіру үшін қызмет ете алады. Электр датчиктер осылайша датчиктің сезімталдығын арттыру және қолдану аясын арттыру, серпімді датчиктің механикалық іс-қимыл алынған, және электр қамтиды компонент деректерді қабылдау. ыдыстық, индуктивті, магнетосопротивление сенсор (Холл датчигі) пьезоэлектрических, тензометра, діріл элементтері және потенциометриялық сәуле түрі: қысым датчиктерінің кейбір түрлері бар(Сурет 9).

Сурет 9