Назначение и область применения датчиков давления. Виды датчиков давления, принцип действия и особенности конструкции

Датчик давления — это устройство, в котором выходные параметры зависят от давления исследуемой среды, будь то жидкость, газ или пар. Датчик давления состоит из первичного преобразователя давления, в составе которого чувствительный элемент - приемник давления, схемы вторичной обработки сигнала, различных по конструкции корпусных деталей, в том числе для герметичного соединения датчика с объектом и защиты от внешних воздействий и устройства вывода информационного сигнала.

Первичные преобразователи имеют чувствительный элемент преобразующий как правило давление в перемещение. В основе принципа действия лежит упругая деформациячувствительного элемента, который выполняется в виде гофрированных мембран, мембранных коробок, сильфонов, манометрических пружин и т.п.

Вторичные преобразователи строятся на основе различных физических явлений.

Резистивные(реостатные и тензорезистивные) Тензорезистор — это элемент, изменяющий свое сопротивление в зависимости от деформирования. Эти тензоризисторы устанавливают на мембрану чувствительную к изменению давления. В итоге, при давлении на мембрану она изгибается и изгибает тензоризисторы, закрепленные на ней. Вследствие чего, сопротивление на них меняется и меняется величина тока в цепи. Реостатный представляет собой переменный резистор со скользящим контактом.

Ёмкостные преобразователи используют метод изменения ёмкости конденсатора при изменении расстояния между обкладками. При изменении давления мембрана с электродом деформируется и происходит изменение емкости.

Пьезоэлектрические. Главной особенностью пьезорезистивных датчиков является сам пьезорезистор. Он представляет собой полупроводник, сопротивление которого меняется при деформации или растяжении. В данном случае давление передаётся через заполняющую жидкость от диафрагмы к пьезорезистору. Далее это значение сопротивления поступает в электронный блок, который преобразует сигнал в электрический.

Индукционные датчики основаны на передаче магнитных полей от тела к другому телу, не контактирующим с первым. Иными словами – конструктивно индукционный датчик имеет железный сердечник, в проволочной обмотке, по которой проходит ток. Сердечник соединен с диафрагмой и при изменении давления меняется положение сердечника относительно самой обмотки, соответственно меняется индуктивность обмотки. Далее сигнал преобразовывается в электронном блоке.

Назовите назначение и область применения металлических и полупроводниковых термометров сопротивления. Объясните их принцип действия и особенности конструкции. Назовите достоинства, недостатки и основные характеристики.

Термо́метр сопротивле́ния — электронный прибор, предназначенный для измерения температуры и основанный на зависимости электрического сопротивления металлов, сплавов и полупроводниковых материалов от температуры. Термометр сопротивления применяют, например, для измерения температуры внутри газовых котлов на теплоэлектростанциях.

Металлический термометр сопротивленияпредставляет собой резистор, выполненный из металлической проволоки или плёнки и имеющий известную зависимость электрического сопротивления от температуры.

Широкое распространение получили Т. с. из чистых металлов, особенно платины и меди, которые конструктивно представляют собой металлическую проволоку или ленту, намотанную на жёсткий каркас (из кварца, фарфора, слюды), заключённый в защитную оболочку (из металла, кварца, фарфора, стекла) с головкой, через которую проходят 2, 3 или вывода, соединяющие Т. с. с измерительным прибором.

Полупроводниковые термометры сопротивления под названием термисторов широко применяют в технике. Термистор — полупроводниковый резистор, электрическое сопротивление которого зависит от температуры. С их помощью контролируют температуру в большом числе точек, причем показания ее могут быть получены на приборах, установленных в одном пункте. Т. с. из полупроводников широко применяются для измерения низких температур благодаря их высокой чувствительности. Т. с. этого вида представляют собой полупроводниковые пластинки (плёнки) различных габаритов и формы с приваренными металлическими выводами, помещаемые часто в защитную оболочку.

Преимущества термометров сопротивления

· Высокая точность измерений (обычно лучше ±1 °C), может доходить до 0,13м °C(0,00013).

· Возможноcть исключения влияния изменения сопротивления линий связи на результат измерения при использовании 3-х или 4-х проводной схемы измерений

· Практически линейная характеристика

Недостатки термометров сопротивления

· Малый диапазон измерений (по сравнению с термопарами)

· Более дорогой (по сравнению с термопарами), если это платиновый термометр сопротивления типа ТСП

· Требуется дополнительный источник питания для определения температуры