Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Лекція №8
Тиск є одним із найважливіших параметрів, який описує як термодинамічний стан речовин так і хід протікання переважної більшості технологічних процесів. Під тиском в загальному випадку розуміють границю відношення нормальної складової зусилля до площі, на яку діє зусилля. При рівномірному розподілі зусилля тиск є часткою від ділення нормальної складової зусилля до площі поверхні, що сприймає це зусилля.
Розрізняють такі види тиску: атмосферний (позначимо Рб), абсолютний (Ра), надлишковий (Рнд) і вакуум Рв (розрідження). Атмосферний тиск створюється масою повітряного стовпа земної атмосфери. Абсолютний тиск відраховується від абсолютного нуля, за який приймають тиск всередині посудини, з якої повністю викачане повітря. Для визначення надлишкового тиску Рнд і вакууму Рв використовуються такі залежності:
Рнд=Ра-Рб; (8.1)
Рв=Рб-Ра . (8.2)
В Міжнародній системі одиниць (СІ) за одиницю тиску приймають паскаль(Па), який має розмірність Ньютона поділеного на метр квадратний, тобто 1Па=1H/м2. При необхідності тиск вимірюють в кратних і дольних одиницях: МПа, кПа, мПа, а також в барах 1 бар= 105 Па. Враховуючи наявність значної кількості позасистемних одиниць тиску, які часто використовуються на практиці, подамо їх перелік і співвідношення з іншими одиницями:
Одиниця “psig” використовується в США для вимірювання надлишкового тиску і її розмірність відповідає умові (8.8).
У відповідності з ГОСТ 2405 прилади для вимірювання тиску класифікуються по принципу дії і по роду вимірювальної величини.
По принципу дії прилади бувають:
- рідинні, які базуються на зрівноваженні вимірювального тиску гідростатичним тиском стовпа рідини;
- вантажопоршневі, які використовують умови зрівноваження зусилля, що виникає на вільнорухомому поршні від дії вимірювального тиску, вагою каліброваних вантажів;
- деформаційні (пружинні), які вимірюють тиск по значеннях деформації різноманітних пружних елементів або по величині зусилля, яке ними розвивається;
- електричні, які базуються на перетворенні тиску в будь-яку електричну величину або на зміні електричних властивостей матеріалу під дією зусилля.
По роду вимірювальної величини засоби для вимірювання тиску поділяються на:
- манометри - прилади для вимірювання абсолютного і надлишкового тиску;
- вакуумметри - прилади для вимірювання розрідження (вакууму);
-мановакуумметри-прилади для вимірювання надлишкового тиску і вакууму;
- диференціальні манометри (дифманометри) - прилади для вимірювання різниці тисків, жоден з яких не є тиском оточуючого середовища;
- барометри - прилади для вимірювання атмосферного тиску;
- напороміри, тягоміри і тягонапороміри-прилади для вимірювання невеликих значень (переважно не більше 1 кПа) відповідно надлишкового тиску, розрідження і тиску і розрідження одночасно.
При вимірюванні тиску знайшли застосування два основні методи:
- прямий, який базується на безпосередньому вимірюванні зусилля, що діє на деяку поверхню(вантажопоршневі і рідинні манометри);
- непрямий, який використовує різноманітні закони прикладної механіки, наприклад, пружну деформацію чутливого елементу під дією тиску (пружинні манометри) або електричні, оптичні чи хімічні явища, що мають місце при певних тисках, наприклад, зміну електричного опору чутливого елементу при високих тисках (електричні манометри).
Рідинним приладам властива проста конструкція і відносно висока точність вимірювання, що забезпечує їх широке застосування як для лабораторних так і для технічних вимірів.
Двохтрубний U -подібний прилад (рис. 8.1) виготовлюється у вигляді скляної трубки 1, яка згинається по формі букви U. Трубка 1 встановлюється на дощечці 2 зі шкалою, яка розміщена поміж гілок трубки. Трубка заповнюється рідиною (ртуть, вода чи спирт), різниця рівнів якої в обидвох колінах, є мірою вимірюваного абсолютного тиску Ра (при запаяному другому кінці трубки) чи різниці тисків, що підводяться до кожного з кінців трубки.
Умова рівноваги рідинної системи записується рівнянням:
Paf=Pбf+Hfg(-с), (8.9)
де Н - різниця рівнів рідини в колінах U-подібної трубки;
f - площа перерізу трубки;
- густина рідини в U-подібній трубці;
с - густина середовища над рідиною в манометрі.
Із виразу (8.9) отримуємо вирази для статичної градуювальної характеристики рідинного приладу:
а=б+g-c, (8.10)
або = g-c, (8.11)
де - різниця вимірюваних тисків.
Для випадку знаходження газу над рідиною манометра маємо:
нд=Р=g, (8.12)
де Рнд - вимірювані значення надлишкового тиску.
До числа різновидів U-подібних манометрів відносяться однотрубний (чашковий) прилад і мікроманометр з нахиленою трубкою. Перший з них характеризується суттєвою різницею в площах перерізу трубок, що дає можливість вимірювати різницю тисків по зміні рівня h1 у вужчій трубці згідно функціональної залежності:
Р=h1g( 1+f/F)(-c), (8.13)
де f - площа перерізу трубки, по якій відлічується значення вимірювального тиску;
F-площа перерізу широкої трубки (чашки).
В більшості практичних випадків f/F1/400, над рідиною знаходиться газ і тому (8.13).
набуває вигляду:
Р=h1g. (8.14)
Мікроманометри з нахиленою трубкою (рис. 8.2) відрізняються похилим розміщенням трубки, чим досягається зменшення ціни поділки приладу, а рівняння статичної градуювальної характеристики при цьому набуває вигляду
Р=lsing(1+f/F)(-c), (8.15)
де l - переміщення меніска рідини вздовж трубки;
- кут нахилу трубки.
Діапазон вимірювання рідинним приладом обмежується їхніми розмірами і видом робочої рідини. Так рідинні водяні U-подібні засоби вимірюють до 20кПа, а ртутні - до 0,1 МПа (760 мм. рт. ст. ). Серійні мікрометри з нахиленими трубками мають декілька фіксованих положень нахиленої трубки, заповнюються спиртом і вимірюють до 2,4 кПа. Похибка рідинних приладів становить близько 1,5%.
В теперішній час номенклатура промислових рідинних приладів суттєво обмежена, так як їм на заміну приходять більш досконалі інформаційні засоби вимірювання. На практиці зараз застосовується поплавкові і дзвонові дифманометри. Поплавкові дифманометри (рис. 8.3) виготовляють у вигляді двох 1 і 7 сполучених посудин різних площ f i F поперечного перерізу. Внутрішня порожнина посудин заповнюється ртуттю або трансформаторним маслом. Про значення вимірюваної різниці тисків судять по відліковому пристрою, вказівник 3 якого зв’язаний з поплавком 2. При під’єднанні приладу до об’єкту вимірювання більший тиск подається через вентиль 5 в посудину 1, а менший – через вентиль 6 в посудину 7. Вентиль 4 запобігає можливості викиду робочої рідини при односторонній подачі тиску. З цією метою перед під’єднанням приладу до об’єкта вентиль 4 відкривають, а після стабілізації тиску в обидвох посудинах його закривають.
Поплавкові дифманометри вимірюють перепади тисків, верхні границі яких обмежені значенями від 6,3 кПа до 0,1 МПа, при статичних тисках до 25 МПа з похибкою 1,0% і 1,5%. Для передавання на відстань інформації про значення виміряних перепадів тиску описані дифманометри комплектуються перетворювачами П переміщення вказівника 3 в уніфікований сигнал вимірювальної інформації.
Дзвонові дифманометри (рис. 8.4) конструктивно виготовлені у вигляді дзвона, який занурений в робочу рідину і переміщається в ній під впливом різниці тисків. Протидіюча сила створюється за рахунок збільшення ваги дзвона при його підніманні і зменшенні ваги дзвона при його зануренні. Це досягається внаслідок зміни гідростатичної підіймальної сили, яка діє на дзвін у відповідності з законом Архімеда.
Принцип дії дзвонового дифманометра пояснюється рис. 8.4 а, б. Якщо тиски у вимірювальних камерах 2 і 3 рівні між собою, то дзвін знаходиться в положенні, зображеному на рис. 8.4 а. При перевищенні тиску Р1 над Р2 дзвін починає підійматися, доки зміна підіймальної сили від перепаду тиску на дзвоні і зміна гідростатичної підіймальної сили не зрівноважаться (рис. 8.4. б )
Статична градуювальна характеристика дзвонового дифманометра записується виразом:
, ( 8.16 )
де Н - переміщення дзвона;
f - внутрішня площа поперечного перерізу дзвона;
f - площа поперечного перерізу стінок дзвона;
і с - густина робочої рідини і вимірювального середовища.
Дзвонові дифманометри характеризуються високою чутливістю і забезпечують вимірювання малих тисків або малих перепадів тисків при великих статичних тисках. Промислові прилади цього типу обладнані перетворювачами П переміщення дзвона в уніфікований сигнал вимірювальної інформації. Вказані прилади виготовляються Івано-Франківським ВАТ “Промприлад” і складаються з перетворювача ДКО-3702 і блока перетворення та лінеаризації БПЛ. Їхні основні технічні дані подані в табл. 8.1.
Таблиця 8.1 – Основні технічні дані дзвонових дифманометрів типу ДКО.
|
Найменування параметрів |
Значення параметрів |
||
|
ДКО-3702 |
ДКО-3702М, ДКО-3702М-ЕХ |
||
|
1 |
Верхні номінальні границі вимірювання, Па |
100; 160; 250; 400;630;1000 |
|
|
2 |
Гранично допустимий робочий надлишковий тиск. МПа |
0. 25 |
|
|
3 |
Вихідні сигнали, мГн мА |
—10-0—+10 |
0-5; 0-20; 4—20 |
|
4 |
Границя допустимої приве деної основної похибки, % |
± 1, 5 |
|
|
5 |
Живлення: струм, А напруга, В частота, Гц |
0. 125 50 |
220 50 |
|
6 |
Споживана потужність, ВА |
3. 0 |
10 |
|
7 |
Умови експлуатації: температура, оС відносна вологість до, % |
+ 5 … + 50 80 |
|
|
8 |
Габаритні розміри, мм: БПЛ, БПЛ-1к-Ех; ДКО-3702, ДКО-3702М-ЕХ |
80 x 160 x 348 555 x 200 x 200 |
|
|
9 |
Маса, кг |
24 |
27 |
Ці манометри відносяться до еталонних приладів і забезпечують градуювання і повірку робочих засобів виміюрвання тиску. При роботі вантажопоршневих манометрів використовується ефект досягнення умови зрівноваження зусилля, яке виникає на вільнорухомому поршні 2 (рис. 8.5) зі сторони тиску рідини, з зусиллям, яке створює сума ваг каліброваних вантажів 4 і поршня 2 з тарілкою 3. Досягнення умови рівноваги здійснюється переміщенням поршня 6 при обертанні маховика 8, а її фіксація забезпечується візуальним спостереженням піднімання поршня з крайнього нижнього положення при збільшенні тиску або з крайнього верхнього положення при зменшенні тиску. При цьому з метою усунення сухого тертя між стінкою циліндра 1 і поршня 2 в момент зрівноваження, тобто при вертикальному переміщенні поршня, останній обертають рукою навколо вертикальної осі з кутовою швидкістю (0,5…1) об/с. В стані рівноваги поршня справедлива рівність:
, (8. 17)
де Р - вимірюваний тиск ;
mп, mв - маса поршня і вантажів відповідно;
пв, в – густина повітря і матеріалу вантажу відповідно;
Fпр - приведена площа поршня, яка визначається експериментально і є основним метрологічним параметром вантажопоршневого манометра.
Для створення тиску у внутрішніх каналах манометра використовується робоча рідина (трансформаторне або касторове масло ), яке заливається через штуцер 5. На кінцях каналів манометра містяться вентилі для їх перекривання. Вимірюваний тиск сприймається манометром 7, чим забезпечується можливість його градуювання та повірки.
Діапазон вимірювання вантажопоршневих манометрів становить до 60 МПа, а їх класи точності- 0,02; 0,05; 0,2.
Деформаційні засоби вимірювання тиску базуються на вимірюванні пружної деформації чутливого елементу або зусилля, яке ним розвивається. Ці інформаційні параметри є мірою вимірюваного тиску. На практиці найбільше поширення набули такі три види чутливих елементів: трубчаті пружини, сильфони і мембрани.
Трубчата пружина (манометрична трубка, пружина Бурдона) – це пружна криволінійна металева пола трубка, один із кінців якої жорстко закріплений, а другий має можливість переміщення (рис. 8.6, а). Найчастіше використовується одновиткова трубчата пружина з овальним поперечним перерізом, яка під дією поданого всередину тиску Р розкручується, а під дією розрідження скручується. Такий напрям переміщення трубки пояснюється тим, що під дією внутрішнього надлишкового тиску мала вісь трубки збільшується при практично незмінній довжині трубки. Для тонкостінних трубок зміна центрального кута трубки під дією внутрішнього надлишкового тиску Р записується виразом:
, (8. 18)
де - центральний кут трубки ;
- коефіцієнт Пуасона ;
- модуль пружності матеріалу трубки ;
R - радіус кривизни центральної осі трубки ;
h - товщина стінки ;
a і b – велика і мала півосі овального перерізу ;
і - емпіричні коефіцієнти, які залежать від форми поперечного перерізу трубки; Rh/a2 – головний параметр трубки.
На вільнорухомому кінці трубки виникають радіальна r і тангенціальна t складові результуючого зусилля , яке визначає статичну градуювальну характеристику пружини
к, (8. 19)
де k=f(ab h R) – коефіцієнт пропорційності.
Збільшення кута з метою збільшення величин і , що рівносильне зростанню чутливості вимірювального приладу, досягається виготовленням багатовиткових пружин (рис.8.6, б). Пружини виготовляються з латуні, фосфористої бронзи, а при вимірюванні тисків понад 5 МПа – злегованих сплавів і сталі.
Сильфон – це тонкостінна циліндрична оболонка з поперечними гофрами (рис. 8.6, г), яка забезпечує значне переміщення герметично закритої торцьової поверхні (дна сильфона) під дією тиску або зусилля. В межах лінійної статичної характеристики сильфона відношення діючого на нього зусилля до викликаної ним деформації є постійним і називається жорсткістю сильфона. Для збільшення жорсткості всередині сильфона часто розміщують пружину. Осьове зусилля, що розвивається на дні сильфона під дією різниці тисків Р всередині і зовні його, визначається формулою
N=pFеф, (8.20)
де Fеф=Rн+Rв2/4 – ефективна площа сильфона;
Rн і Rв – зовнішній і внутрішній радіуси сильфона.
На рис. 8.6, г вказані конструктивні параметри сильфона, від яких залежить його чутливість і величина осьового переміщення дна сильфона:
r - радіус заокруглення гофрів;
-кут ущільнення гофрів;
hо-товщина стінки.
Аналітичний зв’язок цих параметрів з параметрами сильфона подається в спеціалізованій літературі, наприклад Матеріал сильфонів – латунь, берилієва бронза, алюмінієві сплави, нержавіюча сталь та ін.
Мембрани поділяються на пружні і еластичні (в’ялі). Пpужна мембрана – це гнучка кругла (плоска мембрана) або гофрована (гофрована мембрана) пластинка, яка здатна прогинатися під дією тиску Р (рис. 8.6, е). Значення прогину центра плоскої мембрани, яка закріплена по контуру, визначається залежністю:
(8. 21)
де R – радіус мембрани;
h – товщина мембрани;
E – модуль пружності матеріалу мембрани;
- коефіцієнт Пуасона.
Для обчислення прогину гофрованих мембран використовуються вирази
а=/h+b3/ h3 або а= PR4 /(Eh4), (8. 22)
де a і b – коефіцієнти, які залежать від форми профілю мембрани і її товщини.
Гофри бувають трикутної, трапецієвидної, синусоїної і кругової форм. При необхідності отримання більшого прогину застосовують з’єднання мембран у вигляді мембранних коробок (рис. 8.6, з) а також блоки, які складаються з декількох мембранних коробок (рис. 8.6, в). Для вимірювання атмосферного тиску набули поширення гофровані мембранні коробки з викачаним з внутрішньої порожнини повітрям (рис. 8.6, є). Матеріал мембран – латунь, фосфориста бронза, нержавіюча сталь та ін.
Еластичні мембрани застосовують для вимірювання малих тисків і різниці тисків. Вони конструктивно виконуються із затиснутих між фланцями плоских чи гофрованих дисків з прорезиненої тканини, тефлона та інших подібних матеріалів. Такі мембрани призначені в більшості випадків для створення достатніх перестановочних зусиль при порівняно невеликих переміщеннях, які можна розрахувати за формулою:
N=PFеф або N=PD2/12, (8.23)
де Fеф – ефективна площа мембрани;
D – діаметр опори мембрани.
Суттєвим недоліком всіх мембранних чутливих елементів є можливість їх пошкодження при односторонньому перевантаженні робочим тиском, що може відбуватися при порушенні послідовності під’єднання імпульсних ліній з вимірюваним тиском до обидвох сторін мембрани або внаслідок розриву однієї з імпульсних ліній при робочих умовах. Тому в ряді практичних умов застосовуються мембранні блоки з рідинним заповненням (рис. 8.6, д). В них при односторонньому перевантаженні мембрани не пошкоджуються, бо рідина перетікає з однієї коробки в другу, а мембрани при цьому складаються по профілю між собою.
Описані вище всі види пружних елементів характеризуються простою конструкцією, надійністю, універсальністю застосування, портативністю, великим діапазоном вимірювання. Ці риси характерні і приладам для вимірювання тисків, в яких використовуються вказані чутливі елементи. Конструктивно прилади виготовляються для вимірювання тисків (абсолютних, надлишкових і розрідження ) і містять механізм для передавання переміщення від чутливого елемента до відлікового пристрою або пристрою перетворення цього переміщення у інформаційний сигнал (струм, напругу, індуктивність і т. д.). Як конкретний приклад конструктивного виконання розглянемо будову манометра з одновитковою трубчатою пружиною (рис. 8.7). Цього типу прилади набули найбільшого практичного поширення, виготовлюються як показуючі у звичайному, вібростійкому, антикорозійному, порохо-, бризго- і вибухозахищеному виконанні, застосовуються як робочі (клас точності в межах 1…4) і еталонні (клас точності 0,1…1) засоби вимірювання і охоплюють надзвичайно широкий діапазон вимірювання (до 1000 МПа)
Манометр (рис. 8.7) складається з трубчатої пружини 5, один кінець якої припаяний до отвору тримача 1, а другий (рухомий) кінець герметично запаяний і закінчується наконечником 10. Тиск вимірюваного середовища подається через штуцер 14 і отвір тримача 1 у внутрішню порожнину пружини 5. Тримач 1 містить плату 2, на якій змонтований трибко-секторний механізм. Останній складається з зубчастого колеса (трибки) 8 і зубчатого сектора 9. Для ліквідації люфта в передавальному механізмі використовується спіральна пружина 7, один кінець якої закріплений до осі трибки, і а другий - до колонки 6, встановленої на платі 2. До хвостовика сектора 9 за допомогою гвинта 12 під’єднується тяга 11, яка забезпечує передавання переміщення вільного кінця пружини 5 до хвостовика сектора 9. Обертання сектора 9 відносно осі 13 передається до трибки 8, на вісі якої встановлена стрілка 4 для відліку показів по шкалі 3.
На Україні Івано-Франківським ВАТ “Промприлад” виготовляються пружинні показуючі манометри розглянутої конструкції типу МП, які призначені для вимірювань надлишкового тиску рідин, газів і пари неагресивних до бронзи, латуні, вуглецевих і легованих сталей, а також сплавів цих металів. Основні їх характеристики подані в табл. 8.2.
Таблиця 8.2 - Основні технічні дані показуючих манометрів типу МП.
|
Найменування параметрів |
Діаметр корпусу, мм |
||
|
63 |
100 |
160 |
|
|
1. Діапазон показів вимірювань, кПа (кгс/см кв. ) МПа (кгс/см кв. ) |
від 0 до 100 (від 0 до 1,0) від 0 до 160 (від 0 до 1,6) від 0 до 200 (від 0 до 2,0) від 0 до 250 (від 0 до 2,5) від 0 до 400 (від 0 до 4,0) від 0 до 600 (від 0 до 6,0) від 0 до 1,0 (від 0 до 10) від 0 до 1,6 (від 0 до 16) від 0 до 2,5 (від 0 до 25) від 0 до 4,0 (від 0 до 40) від 0 до 6,0 (від 0 до 60) від 0 до 10 (від 0 до 100) від 0 до 16 (від 0 до 160) від 0 до 25 (від 0 до 250) від 0 до 40 (від 0 до 400) від 0 до 60 (від 0 до 600) від 0 до 100 (від 0 до 1000) |
||
|
2. Клас точності |
1,0; 1,5; 2,5; 4,0 |
1,0; 1,5; ..2,5 |
0,6; 1,0; 1,5; 2,5 |
|
3. Розміщення штуцера |
радіальне |
||
|
4. Приєднувальна різьба штуцера |
M12 x 1,5 |
M20x 1,5 |
|
|
5. Умови експлуатації: температура, С відносна волог. , % вібростійкість частота. Гц амплітуда, мм |
мінус 60 — + 50 95 (№ 1 за ГОСТ 12997-84) 10—55 15 |
||
|
6. Виконання манометра |
звичайне (01); корозієстійке (02); кисневе (03) |
Вказаним ВАТ ” Промприлад “ також серійно випускаються сім модифікацій мембранних дифманометрів, які називаються перетворювачами вимірювальними різниці тисків типу ДМ або ДМТ. Перетворювач ДМ-3583 М призначений для перетворення різниці тисків у вихідний уніфікований сигнал взаємної індуктивності з лінійною залежністю. Перетворювачі типу ДМТ моделей 3583 М, 3583 М2, 3583 М3, 3583 М-Ех відрізняються від попередньої моделі видом вихідного уніфікованого сигналу, який є сигналом постійного струму. Перетворювач ДМТ – 3583 М11 додатково укомплектований пристроєм індикації різниці тисків на цифровому електронному табло. Перетворювач ДМТ – 3583 М12 характеризується такими особливостями: виміряна різниця тисків перетворюється у вихідний уніфікований сигнал постійного струму з квадратичною залежністю ; забезпечується інтегрування витрати в часі з цифровим відліком результату інтегрування електромеханічним лічильником (СИ-206); здійснюється індикація значення різниці тисків або значення витрати на цифровому електронному табло ( в залежності від положення тумблера ). Буквенні позначення “Ех” в позначеннях перетворювача характеризує їх вибухобезпечне виконання.
Перетворювачі типу ДМ і ДМТ застосовують в системах контролю, регулювання та керування технологічними процесами при вимірюванні таких параметрів:
- витрати рідини, газу чи пари за різницею тисків у звужуючих пристроях;
- різниці вакууметричних та надлишкових тисків;
- рівня рідини по тиску гідростатичного стовпа, що знаходиться під атмосферним, надлишковим чи вакууметричним тисками.
Основні технічні дані цих перерворювачів подані в таблиці 8.3.
Таблиця 8.3 – Основні технічні дані перетворювачів вимірювальних типів ДМ і ДМТ.
Найменування параметрів |
Значення параметрів |
||||||
|
ДМ-3583М |
ДМТ-3583M |
ДМТ-3583М2 |
ДМТ-3583M-EX |
ДМТ-3583M3 |
ДМТ-3583МП |
ДМТ-3583M12 |
|
|
1. Верхні номінальні границі вимірювання, кПа |
1,6; 2,5; 4,0; 6, 3, 10, 16, 25, 40, 63; 100, 160; 250, 400, 630 |
||||||
|
2. Гранично допустимий робочий надлишковий тиск, МПа |
16; 25 |
||||||
|
3. Вих. сигнали, мГн мА |
0-10 |
— |
— |
— |
|||
|
— |
0-5, 0—20, 4-20 |
5-0, 20-0, 20—4 |
0-5, 4-20 |
||||
|
4. Границя допустимої приведеної основної похибки перетворення, % |
±1,0 |
||||||
|
±1,5 |
±1,0 |
±0,6 |
|||||
|
5. Границя допустимої приведеної основної похибки показів значення різниці тисків, % |
— |
±0,6 |
|||||
|
6. Границя допустимої приведеної основної похибки показів значення витрати, % |
— |
±0,6 |
|||||
|
7. Границя допустимої приведеної основної похибки інтегрування, % |
— |
±1,0 |
|||||
|
8. Живлення- струм, А напруга, В частота, Гц |
0,125 |
— |
— |
— |
|||
|
— |
220 |
36 |
220 |
||||
|
50 |
50 |
50 |
50 |
||||
|
9. Споживана потужність, ВА |
1,5 |
10 |
10 |
10 |
10 |
15 |
15 |
|
10. Умови експлуатації: температура, 0С ДМ-3583М. ДМТ-3583М2. ДМ-3583М-Ех; БПЛ. БПЛ-1к-Ех, БМ1. БМ2 відносн. волог до, % |
Мінус 30 ... + 50 + 5 ... + 50 95 |
||||||
|
11. Габарит. розм. , мм ДМ-3583М, ДМ-3583М-Ех; ДМТ-3583М2, БПЛ, БПЛ-1к-Ех, БМ1. БМ2 |
|||||||
|
180 x 192 x 302; |
|||||||
|
180 x 261 x 300; |
|||||||
|
80 x 160 x 348 |
|||||||
|
12. Маса, кг |
12 |
15 |
15,5 |
15 |
15 |
15 |
П’єзоелектричні вимірювальні перетворювачі використовують явище перетворення вимірюваного тиску в зусилля, яке деформуючи чутливий елемент викликає виникнення на його поверхні електричного заряду. Значення заряду Q зв’язане з силою N співвідношенням:
Q=kN, (8.24)
де k – п’єзоелектрична постійна, яка визначається природою кристалу і становить, наприклад, для кварца k=2,1*10-12 Кл/Н.
В п’єзоелектричному перетворювачі (рис. 8.8) вимірюваний тиск подається в камеру 3 і перетворюється мембраною 4 в зусилля, яке приводить до стиснення стовбців кварцевих пластин 2 діаметром 5мм і товщиною 1мм. Заряд Q, що виникає при цьому, через виводи 1 поступає на електронний підсилювач 5 з великим вхідним опором – 1013 Ом і дальше до відлікового пристрою.
Цього типу перетворювачам властиві високі динамічні характеристики. Тому вони широко застосовуються при контролі тиску в системах зі швидкозмінними параметрами. Верхні межі вимірювань становлять 2,5…100 МПа при класах точності 1,5 і 2. Через втрату заряду з кварцевих пластин ці перетворювачі не використовуються для вимірювання статичних тисків, що є їх недоліком.
Серед електричних перетворювачів тиску широкого застосування набули тензорезисторні вимірювальні перетворювачі. Конструктивно ці перетворювачі виготовляються у вигляді деформаційного чутливого елементу, найчастіше мембрани, на яку наклеюється або напилюється тензорезистор. Принцип роботи тензорезистора базується на явищі тензоефекту, суть якого полягає в зміні електричного опору провідників і напівпровідників внаслідок їх деформації. При цьому опір тензорезистора може зростати (позитивна чутливість) або спадати (негативна чутливість) при збільшенні вимірюваного тиску.
Вимірюваний надлишковий тиск може безпосередньо впливати на зміну електричного опору провідника, що записується виразом:
ΔR=KрRP, (8.25)
де R – електричний опір провідника;
ΔR – зміна електричного опору;
P – вимірюваний тиск;
Kр - п’єзокоефіцієнт, який визначається видом матеріалу і наприклад, манганіну становить (2…2,5)10-7 см2/Н
Мале значення коефіцієнта Кр зумовлює застосування манганінових манометрів тільки для вимірювання високих і надвисоких тисків (до 3000 МПа) Похибка при цьому визначається точністю застосовуваних вторинних приладів і може не перевищувати ± 1% від границі шкали. Перевагою манганінового манометра є малий температурний коефіцієнт електричного опору, що розширює його можливості застосування в широкому діапазоні робочих температур.
До числа електричних перетворювачів тиску відносяться також індуктивні, ємнісні і диференціально-трансформаторніперетворювачі, які в переважній своїй більшості мають пружний чутливий елемент, переміщення якого під дією тиску приводить до зміни інформативного параметра вказаних електричних перетворювачів. Наприклад, в ємнісному перетворювані за рахунок дії тиску деформується мембрана, яка є однією з пластин конденсатора, а зміна віддалі між нею і нерухомим другим електродом конденсатора буде характеризувати зміну ємності перетворювача, тобто значення вимірюваного тиску.
а – початковий стан дифманометра;
б – положення вузлів і елементів дифманометра при вимірюванні різниці тисків.
Рисунок 8. 4 – Схема функціонування дзвонового дифманометра
а)
б)
Рисунок 8. 2 – Схема мікроманометра з нахиленою трубкою
Рисунок 8. 3 – Схема поплавкового дифманометра
Рисунок 8. 1 – Схема рідинного U-подібного манометра
2
а)
б)
в)
г)
д)
е)
є)
ж)
з)
Рисунок 8. 6 – Конструкції чутливих елементів деформаційних засобів вимірювання тиску
Рисунок 8. 7 – Схема манометра з одновитковою трубчатою пружиною
Рисунок 8. 8 – Схема п’єзоелектричного перетворювача тиску