Устройство и работа измерительных преобразователей
Преобразователь состоит из измерительного блока и электронного устройства.
Измеряемое давление воздействует на мембрану тензопреобразователя измерительного блока, вызывает линейную деформацию чувствительного элемента и изменение электрического сопротивления тензорезисторов тензопреобразователя.
Электронное устройство датчика преобразует это изменение сопротивления в токовый выходной сигнал.
Чувствительным элементом тензопреобразователя является пластина из монокристаллического сапфира с кремниевыми пленочными тензорезисторами («кремний на сапфире»), прочно соединенная с металлической мембраной тензопреобразователя.
Схема преобразователей Сапфир – 22 ДИ моделей 2150, 2160, 2170 представлена на рис.1.
Мембранный тензопреобразователь 1 размещен внутри основания 2. Внутренняя полость 3 тензопреобразователя заполнена кремнийорганической жидкостью и отделена от измеряемой среды металлической гофрированной мембраной 4, которая приварена к основанию 2 по наружному контуру. В камеру 5 фланца 6 подается измеряемое давление. Фланец уплотнен прокладкой 7. Полость 8 сообщена с окружающей средой. Измеряемое давление воздействует на металлическую мембрану 4 и через жидкость действует на мембрану тензопреобразователя. В результате мембрана тензопреобразователя прогибается, что вызывает изменение сопротивления тензорезисторов.
Электрический сигнал от тензопреобразователя передается из измерительного блока в электронное устройство 9.
Схема преобразователей Сапфир – 22 ДИ моделей 2151, 2161, 2171 представлена на рис.2.
Мембранный тензопреобразователь 1 размещен внутри корпуса 2. Измеряемое давление подается в камеру 3 и воздействует на мембрану тензопреобразователя, вызывая ее прогиб и изменение сопротивления тензорезисторов. Полость 4 сообщена с окружающей атмосферой.
Электрический сигнал от тензопреобразователя передается из измерительного блока в электронное устройство 6.
Наименование преобразователя, модель, пределы измерений, пределы допускаемой основной погрешности преобразователей Сапфир – 22 ДИ, указаны в табл.1.
Таблица 1
| Наименование преобразователя | Модель | Верхний предел измерений, Мпа (кгс/см2) | Предел допускаемой основной погрешности, ± γ % |
| Преобразователь измерительный избыточного давления | 0,4 (4,0) 0,6 (6,0) 1,0 (10) 1,6 (16) 2,5 (25) | 0,25; 0,5 | |
| 4,0 (40) 6,0 (60) 10,0 (100) 16 (160) | 0,25; 0,5 | ||
| 25 (250) 40 (400) 60 (600) 100 (1000) | 0,25; 0,5 | ||
| 0,4 (4,0) 0,6 (6,0) 1,0 (10) 1,6 (16) 2,5 (25) | 0,25; 0,5 | ||
| 4,0 (40) 6,0 (60) 10,0 (100) 16 (160) | 0,25; 0,5 | ||
| 25 (250) 40 (400) 60 (600) 100 (1000) | 0,25; 0,5 |
Каждый преобразователь имеет корректор «нуля» и корректор диапазона. Корректор «нуля» позволяет устанавливать значение выходного сигнала, соответствующее нижнему предельному значению измеряемого параметра. Корректор диапазона позволяет устанавливать верхнее предельное значение и может быть перенастроен на любой верхний предел измерений, указанный для данной модели (табл.1).
Зависимость между выходным сигналом и измеряемым параметром для преобразователей с возрастающей характеристикой выходного сигнала 4-20 мА определяется по формуле:
где Ip - расчетное значение выходного сигнала, соответствующее измеряемому параметру Р, мА;
Р – значение измеряемого параметра МПа или кгс/см2;
Рmax – верхний предел измерений, Мпа или кгс/см2;
Imax – верхнее предельное значение выходного сигнала, мА;
Io – нижнее предельное значение выходного сигнала, мА.
Расчетные значения выходного сигнала (Up), выраженные в напряжении постоянного тока определяют по формуле:
где Rоб – значение образцового сопротивления, Ом.
Проведение поверки
Условия поверки
При проведении внешнего осмотра должно быть установлено соответствие преобразователей следующим требованиям:
1) проверяемые преобразователи не должны иметь повреждений, препятствующих их применению;
2) при периодической проверке преобразователь должен иметь паспорт или документ его заменяющий;
3) маркировка преобразователей должна соответствовать данным, указанным в паспорте;
4) температура окружающего воздуха (23±2)0С;
5) относительная влажность окружающего воздуха от 30 до 80 %.
Работоспособность преобразователя проверяют, изменяя измеряемое давление от нижнего предельного значения до верхнего. При этом должно наблюдаться изменение выходного сигнала.
Определение герметичности преобразователей «Сапфир – 22 ДИ» производят при подаче в измерительную камеру избыточного давления, соответственно равных верхнему пределу измерений.
Преобразователь считают герметичным, если после перекрытия канала, подводящего давление, и после трехминутной выдержки под давлением (разряжением) указанным выше, в течение последующих 2 мин. не наблюдается изменение выходного сигнала. При арбитражных поверках время выдержки должно быть соответственно 15 и 10 мин. [2].