Понятия о датчике давления

Датчик давления — это устройство, в котором выходные параметры зависят от давления исследуемой среды, будь то жидкость, газ или пар. Современные системы не могут обойтись без точных приборов этого типа, они используются в системах автоматизации различных отраслей: энергетика, пищевая промышленность, нефтяная и газовая отрасль и многие-многие другие.

В состав любого датчика давления входит:

• первичный преобразователь давления с чувствительным элементом;
• различные по конструкции корпусные детали;
• схемы для повторной обработки сигнала.

Датчики давления, как устройство для определения и измерения давления, применяют в энергетической, пищевой, химической, а также машиностроительной областях. Среди активно развивающего вида датчиков давления, можно отметить миниатюрные приборы, которые нашли применение в автомобильной промышленности, и повсеместно используются для измерения в покрышках, трубопроводах, циркуляции выхлопных газов, а также жидкостей в гидравлических системах.

Принцип действия любого датчика давления заключается в преобразовании давления, испытываемого чувствительным элементом, в электрический сигнал. В конструкцию практически всех преобразователей давления входят сенсоры, обладающие известной площадью поверхности, чья деформация или перемещение, возникающие вследствие действия давления, и определяются в процессе измерений. Таким образом, многие датчики давления реализуются на основе детекторов перемещения или силы, причиной возникновения которой является тоже перемещение.

Из множества возможных характеристик и классификаций датчиков давления, выделяется основная группа – это классификация по типу давления.

К данной группе относятся следующие виды:

• датчики абсолютного давления. Основная область использования – химическая, пищевая и фармацевтика. Начальное значение – вакуум, или нулевое значение. Основная функция - преобразование давления в электрический сигнал.
• датчики относительного давления. Данный вид имеет наибольшее распространение. Отсчет производится от значений атмосферного давления. Основная область использования – системы водоснабжения и трубопроводы.
• датчики дифференциального давления. Измерения производятся по разнице значений давлений, поступающих в прибор их двух выходов, встроенных в датчик. Этот вид датчика давления используется для определения уровня и расхода жидкости, а также загрязнений фильтров газа или жидкости. Отдельно можно обозначить также подвид - датчик дифференциального давления – манометрический. В данном виде давление определяется на основе эталонного значения. К примеру, кровяное давление человека, измеряется исходя из атмосферного давления.

Все виды устройств данной классификации имеют различные корпуса, но в тоже время одинаковую конструкцию диафрагм. Корпуса датчиков выпускают в различных формах и конструкциях, для обеспечения необходимой защиты, изоляции или же наоборот, обеспечения наилучшего контакта с измеряемой средой.

Давление может определяться путем непосредственного вычисления, либо на основе измерений величин, связанных с определяемым давлением. На основе этого выделяется еще одна классификация приборов – прямого и косвенного измерений. Яркими примерами прямых измерений можно назвать манометры и преобразователи давления. Прямое измерение давления в промышленности имеет наибольшее распространение.

Косвенные же, в основном определяют давление, когда прямыми способами затруднительно произвести измерения, например, сверхнизкое, или сверхвысокое давление. Измерениям, в данном случае, подвергают физические параметры, от которых зависит давление, например, теплопроводность газа или температура кипения жидкости. Как уже было отмечено выше, качество многих производственных процессов улучшается за счет внедрения различных датчиков и дополнительным контролем над технологическим оборудованием. Как следствие, приборостроение большое внимание уделяет разработке новейших видов приборов, либо улучшению существующих технологий и классификационных видов.

Для постоянного измерения и контроля за давлением необходимо использование датчиков давления. Результаты измерений передаются и контролируются в системах учета. Под контроль данного устройства попадает давление избыточное и абсолютное. Датчики давления могут измерять давление в различных средах, жидкостях, газах, либо пара, поэтому их использование актуально в самых различных областях промышленности, например, в газовой, пищевой и энергетической отрасли.

Все датчики давления имеют стандартный комплекс, который состоит из корпуса, преобразователя давления и схем для обработки данных с преобразователя.

Корпус приборов может быть выполнен в самой разнообразной форме, может дополнительно оснащаться функциональными возможностями, в виде вывода информационных сообщений, или дополнительной герметизации корпуса.

Для каждого типа устройства имеются свои характеристика, разделяющими их от других видов, и соответственно характеризующими область применения. В числе характеристик могут быть определены пределы измерений, точность и частота давления, возможные условия применения, размеры и масса устройства измерения давления.

Все датчики давления классифицируются в зависимости от принципов изменения давления в электрический сигнал.

Самое важное при выборе прибора, это определение вида давления, в котором будет работать устройство измерения давления. Основных видов давления пять, оно бывает абсолютное и относительное, барометрическое, избыточное а также вакуум. Также следует обратить внимание на область применения, и исходя из этого выбирать уровень защиты приборов.

Следующим шагом должно быть определение необходимого материала устройства измерения, так как датчик работает в определенной окружающей среде. На датчики влияет и температурный режим, в характеристиках указывается возможные температурные границы работы датчика.

Последний шаг для определения нужного датчика, это определение выходного сигнала и его диапазоны. Для данного пункта есть вариации в виде аналогового, либо цифрового сигнала.