Виды датчиков давления. Датчики давления: типы, характеристики, применение и выбор

Какие виды датчиков давления существуют. Как устроены датчики давления. Где применяются датчики давления. На что обратить внимание при выборе датчика давления.

Что такое датчик давления и как он работает

Датчик давления — это прибор для измерения давления жидкостей, газов или пара. Основные компоненты датчика давления:

• Чувствительный элемент (сенсор), который воспринимает давление среды
• Электронный блок, преобразующий сигнал от сенсора в стандартный выходной сигнал
• Корпус с элементами крепления и подключения

Принцип работы датчика давления заключается в следующем:

1. Давление среды воздействует на чувствительный элемент (мембрану)
2. Деформация мембраны преобразуется в электрический сигнал
3. Сигнал усиливается и преобразуется в стандартный выходной сигнал (например, 4-20 мА)
4. Выходной сигнал передается в систему управления для обработки и анализа

Основные виды датчиков давления

В зависимости от измеряемого параметра выделяют следующие основные типы датчиков давления:

1. Датчики избыточного давления

Измеряют давление относительно атмосферного. Применяются для измерения давления жидкостей, газов, пара в различных системах и трубопроводах.

2. Датчики абсолютного давления

Измеряют давление относительно вакуума. Используются для измерения давления газов, контроля разрежения в вакуумных системах.

3. Датчики дифференциального давления

Измеряют разность давлений между двумя точками. Применяются для измерения расхода жидкостей и газов, уровня в закрытых емкостях.

4. Датчики гидростатического давления

Измеряют давление столба жидкости. Используются для измерения уровня в открытых и закрытых резервуарах.

5. Датчики разрежения

Измеряют давление ниже атмосферного. Применяются в вакуумных системах, для контроля разрежения.

Технологии измерения давления

Существуют различные технологии, используемые в датчиках давления для преобразования давления в электрический сигнал:

Тензометрические датчики

Принцип действия основан на изменении сопротивления тензорезисторов при деформации чувствительного элемента под воздействием давления. Отличаются высокой точностью и стабильностью.

Пьезорезистивные датчики

Используют пьезорезистивный эффект в полупроводниках. Обеспечивают хорошую линейность и температурную стабильность. Широко применяются в промышленности.

Емкостные датчики

Работают на принципе изменения емкости конденсатора при деформации мембраны. Подходят для измерения низких давлений, имеют высокую чувствительность.

Пьезоэлектрические датчики

Основаны на пьезоэлектрическом эффекте в кристаллах. Отличаются высоким быстродействием, применяются для измерения динамических давлений.

Области применения датчиков давления

Датчики давления нашли широкое применение в различных отраслях промышленности и сферах деятельности:

• Нефтегазовая промышленность
• Энергетика
• Химическая промышленность
• Пищевая промышленность
• Фармацевтика
• Машиностроение
• Автомобилестроение
• Авиация и космонавтика
• Водоснабжение и водоотведение
• Отопление и вентиляция
• Метеорология
• Медицинская техника

Ключевые характеристики датчиков давления

При выборе датчика давления следует учитывать следующие основные характеристики:

Диапазон измерения

Определяет минимальное и максимальное значение давления, которое способен измерить датчик. Важно правильно подобрать диапазон в соответствии с параметрами измеряемой среды.

Точность измерения

Характеризует отклонение измеренного значения от истинного. Обычно выражается в процентах от диапазона. Современные датчики имеют точность до 0,075% и выше.

Выходной сигнал

Определяет тип выходного сигнала датчика. Наиболее распространены: 4-20 мА, 0-5 В, 0-10 В, HART, Modbus, Foundation Fieldbus.

Температурный диапазон

Указывает допустимый диапазон температур измеряемой среды и окружающей среды, в котором датчик сохраняет свои характеристики.

Особенности выбора датчика давления

При подборе датчика давления для конкретного применения необходимо учитывать следующие факторы:

• Тип и диапазон измеряемого давления
• Характеристики измеряемой среды (агрессивность, температура)
• Требуемая точность измерений
• Условия эксплуатации (температура, влажность, вибрации)
• Тип выходного сигнала и интерфейса
• Необходимость взрывозащищенного исполнения
• Конструктивные особенности монтажа
• Стоимость датчика и стоимость владения

Правильный выбор датчика давления позволяет обеспечить надежные и точные измерения в течение длительного срока эксплуатации.

Преимущества современных датчиков давления

Современные датчики давления обладают рядом важных преимуществ по сравнению с традиционными манометрами:

• Высокая точность измерений (до 0,075% и выше)
• Широкий динамический диапазон
• Возможность удаленного контроля и управления
• Цифровая обработка и передача данных
• Самодиагностика и удаленная настройка
• Компактные размеры и прочная конструкция
• Длительный срок службы без обслуживания

Заключение

Датчики давления являются важнейшим элементом систем автоматизации и контроля в различных отраслях промышленности. Правильный выбор типа и модели датчика позволяет обеспечить надежные и точные измерения давления в широком диапазоне применений. При подборе датчика необходимо учитывать множество факторов, включая характеристики измеряемой среды, требуемую точность, условия эксплуатации и совместимость с системами управления.

Что такое датчик давления, типы и технические характеристики

Содержание:

1. Что такое датчик давления
2. Типы датчиков
3. Технические характеристики и преимущества
4. Устройство датчика давления
5. Области применения
6. Как выбрать

Точные измерительные приборы – важная составляющая деятельности всех современных отраслей хозяйства. Они служат для своевременного учета расхода разных жидкостей, нужны в работе с газовыми смесями и паром.

Кроме классических расходомеров, обладающих различными принципами действия, часто применяются еще и электронные приборы, измеряющие давление. Подобные устройства – обязательный элемент большей части измерительных комплексов и теплосчетчиков. Они часто входят в состав систем, служащих для осуществления автоматического контроля.

Так называемые датчики давления востребованы на предприятиях энергетического комплекса, в производстве продуктов питания, нефтеперерабатывающей сфере и других отраслях, где требуется знать цифровое значение давления для обеспечения бесперебойной и безопасной работы оборудования.

Что такое датчик давления

Датчик давления – это прибор, предназначенный для мониторинга давления в жидкостной либо газообразной среде с передачей сигнала о полученных измерениях на соответствующее оборудование. Это необходимо для своевременной корректировки параметров различных технологических процессов.

Датчик для измерения давления является компактным устройством, представляющим собой жидкокристаллический дисплей в алюминиевом корпусе. В него входят специальные трубки, которые оценивают давление конкретной среды – жидкости, газа или пара, а затем преобразовывают его либо выводят на экран его числовое значение при помощи аналогового или цифрового сигнала.

Принцип осуществления деятельности данного прибора напрямую зависит от типа измеряемого давления:

• абсолютное – полное значение по отношению к принятому нулю (точке перехода вакуума в давление),
• дифференциальное – диапазон давления между двумя заданными точками,
• избыточное – значение по отношению к атмосферному давлению.

Типы датчиков

Датчики давления используются преимущественно в пищевом или же химическом производстве. Особенно интересным вариантом можно назвать практичный и современный интеллектуальный датчик, служащий для измерения абсолютного давления, а также реализующий измерение относительно величины абсолютного вакуума. Данное измерение наиболее часто применяется там, где необходимо произвести быстрый учет давления газа, пара или же тепловой энергии.

По конструкции элементов чувствительности датчики делятся на волоконно-оптические и оптоэлектронные. Первые включают оптический волновод и определяют давление в результате поляризации света. Вторые проводят свет через многослойную конструкцию, каждый слой которой меняет его свойства в зависимости от давления среды.

По виду измерений для датчиков давления принята следующая классификация:

1. Датчик дифференциального давления помогает удачно решать задачи по учету расходования замеряемой среды. Принцип его действия заключается в замере разностей давления между двумя находящимися рядом полостями – плюсовой и минусовой. Он применяется для успешного учета расходов. Узкое устройство в коммуникациях является местным сопротивлением. В процессе прохождения через него происходит изменение характера скорости потока. Перед данным сужающим устройством давление в атмосферах значительно возрастет, а после него – снижается. Чем более высокого коэффициента достигает разница, имеющаяся на входе, а далее и на выходе сужающего устройства, тем выше будет расход той среды, которая протекает по данной трубе. Подобный датчик без особых проблем позволит произвести учет объема данной жидкости не только в самой трубе, но и в данной емкости. Это можно осуществить при помощи измерения давления в столбе жидкости, которая воздействует на плюсовую мембрану. Кроме того, в некоторых случаях производится измерение результатов в минусовой полости давления, которая находится непосредственно под куполом данной емкости.

Это необходимо для того, чтобы надежно произвести исключение чрезмерного влияния большинства насыщенных паров. Этот способ называется гидростатическим.

2. Датчик избыточного давления нужен для успешной регулировки и дальнейшего управления всеми техническими процессами. Он может применяться в составе большинства водяных систем, используемых для дальнейшего теплоснабжения; входит в необходимую комплектацию узлов, служащих для коммерческого и полноценного технологического учета всех требуемых жидкостей, газов и пара.

3. Датчики абсолютного давления. Сюда относятся интеллектуальные преобразователи, способные справиться с непрерывным измерением величин абсолютного и избыточного давления. Такие приборы также являются незаменимыми помощниками в случаях, когда нужно одновременно узнать точное значение дифференциального или же гидростатического давления, определиться с величиной давления в разреженных, жидких или же газообразных средах, в которых находится насыщенный или перегретый пар.

Комплексное исполнение датчика давления позволяет использовать его по назначению. Такое устройство применяется в условиях низких и высоких температур, а также в наиболее агрессивных средах.

В каждой из отраслей хозяйства необходимость того или иного датчика определяется сугубо индивидуальным способом, а также реальной надобностью. Выбор прибора зависит от того, какие перед ним поставлены задачи, а также от текущих условий эксплуатации. Заказчик самостоятельно выбирает материал, требующийся для изготовления мембраны разделения, а также корпуса электронного блока.

Технические характеристики и преимущества

К ключевым техническим опциям интеллектуальных датчиков давления можно отнести следующие:

• измерение абсолютного, избыточного, дифференциального, гидростатического давления;
• универсальность использования – измеряемой средой может выступать морская вода, различные виды масел, дизельное топливо, керосин, газ, мазут;
• максимальная температура измеряемой среды — 120 градусов;
• диапазон температур окружающей среды – от -60 до +70;
• абсолютное давление – от 2,5 КПа до 16 МПа;
• избыточное давление – от 0,16 КПа до 100 МПа;
• погрешность измерения — от 0,1 до 0,5%;
• высокий уровень пыле- и влагозащищенности — IP54, IP67.
• межповерочный интервал составляет 5 лет;
• срок гарантии – 3 года.

Датчик давления имеет высокую точность измерений. Если осуществляется специальный заказ, погрешность не превышает 0,04%. Датчики хорошо показывают себя в широком диапазоне измерений, в процессе самодиагностики и перегрузки.

Интеллектуальный счётчик — это надежное средство измерения, которое отвечает заявленным метрологическим и технико-эксплуатационным параметрам, легко работает в агрессивной среде и при низких температурах. Дополнительные плюсы – высокий уровень визуализации, простота использования, комфортный вывод информации на дисплее. Своевременно узнав о превышении давления, можно спланировать действия для предотвращения серьезных проблем.

Устройство датчика давления

Датчик давления состоит из преобразующего элемента; элемента, воспринимающего давление; приемника давления; системы вторичной обработки цифрового сигнала и устройства вывода информации. Все это скрывается в общем корпусе, оснащенном цифровым дисплеем.

Методы измерения давления при помощи датчика:

• тензометрический – чувствительные комплектующие измеряют давление за счет чуткости элементов, которые жестко припаиваются к мембране;
• пьезорезистивный – основан на применении преобразователя давления (мембрана из монокристаллического кремния), находящегося в металло-стеклянном корпусе;
• емкостные преобразователи применяют метод изменения емкости конденсатора;
• резонансный – в основе лежат акустические или электромагнитные процессы;
• индуктивный – основан на постоянных вихревых потоках.

Области применения

Датчики можно использовать в следующих областях:

• медицинской сфере;
• пищевой промышленности;
• тепло- и водоснабжении;
• машиностроительном производстве, а также автомобильной промышленности;
• электронной промышленности, роботостроении.

Счетчики давления позволяют держать под контролем большинство производственных процессов, успешно применяются в важных социальных сферах. Без них невозможно представить нормальную жизнедеятельность.

Как выбрать

Для того чтобы избежать серьезных финансовых расходов и правильно подойти к выбору датчика давления, необходимо учесть несколько важных качественных характеристик:

• диапазон давления – для разных целей использования диапазоны могут резко отличаться друг от друга;
• точность осуществления измерений – в некоторых случаях требуется высочайший уровень точности, например, при разработке двигателей для гоночных автомобилей;
• температура является крайне важным и серьезным показателем, ведь приборы широко востребованы для тех устройств, которые используются в различных температурных диапазонах;
• качество выходного сигнала на данном приборе;
• принцип передачи информации о текущем давлении;
• удобство присоединения датчика давления к технологическому процессу;
• материал изготовления датчика – это существенно, если планируется использовать его в условиях высоких нагрузок;
• наличие сертификата качества, что делает применение датчика максимально безопасным;
• сроки доставки.

Учитывая соответствующие факторы, можно найти подходящий датчик давления, который прослужит максимально долгое время без поломок и прочих проблем. Важно лишь подобрать достойного производителя, имеющего нужную документацию и положительные отзывы, а также правильно произвести установку и начальную настройку.

Преобразователь давления, датчик перепада давления, датчик разряжения. Виды датчиков от компании ПриборТрейд

Датчик давления – описание и предназначение

Датчик давления (преобразователь давления) – это прибор для измерения давления воздуха, масла, воды, газа, пара. Датчики давления это приборы промышленного назначения. Для примера, в быту датчиками давления выступают приборы для измерения артериального давления тела человека – тонометры, и  для измерения атмосферного давления – барометры, о которых Вы наверняка неоднократно слышали и пользовались ими. Помимо измерения давления датчики давления или преобразователи давления преобразовывают величину измеряемого давления в унифицированный токовый, пневматический, электрический или цифровой сигнал и непрерывно передают эту информацию в системы автоматического регулирования, контроля и управления технологическими процессами. Соответственно если у датчика давления основных функций две, то состоят все преобразователи давления из двух основных узлов, это измерительный блок, который исполняет роль измерителя давления и выполнен в виде чувствительного элемента, сенсора, и электронный блок, который непосредственно принимает уже измеренное давление и преобразовывает его в понятный для систем АСУТП код.

 

Виды датчиков давления:

Датчик избыточного давления

измеряет избыточное давление воздуха, масла, воды, жидкостей, нефтепродуктов, газа, пара. У преобразователя избыточного давления  опорным давлением является атмосферное, соответственно одна сторона мембраны соединена с атмосферой. Выходной сигнал выдается на основании величины избыточного давления. Большинство датчиков избыточного давления маркируется как ДИ.

Датчик перепада давления

(датчик разности давлений, датчик дифференциального давления, датчик расхода) измеряет разность давления среды между двумя точками замера, и используются для измерения расхода газа, нефтепродуктов, жидкостей, пара, а также для измерения уровня жидкостей. В данном случае давление на преобразователь разности давлений подается на обе стороны мембраны, а выходной сигнал зависит от разности, перепада давления. В основном датчики перепада давления имеют условное обозначение ДД. При этом суть датчика перепада давления такова ДД=ДИ1-ДИ2 или ДД=ДА1-ДА2

Датчик абсолютного давления

измеряет абсолютное давление пара, газа, нефтепродуктов, жидкостей. Для преобразователя абсолютного давления опорным давлением есть вакуум, который достигается с помощью откачки воздуха из внутренней полости чувствительного элемента датчика абсолютного давления. На простом примере в быту датчиком абсолютного давления является барометр. Различные производители датчиков абсолютного давления придерживаются в наименовании датчиков аббревиатуры ДА. При этом ДА=ДБ-ДВ, или ДБ+ДИ, где ДБ – это барометрическое давление

Датчик гидростатического давления

производит измерение и преобразовывает гидростатическое давление измеряемой среды в сигнал постоянного тока. Преобразователь гидростатического давления измеряет давление столба жидкости, зависящее только от его высоты и от плотности самой жидкости. Датчики гидростатического давления чаще всего имеют в маркировке тип ДГ.

Датчик разряжения

(датчик вакууметрического давления) измеряет разряжение или вакуумметрическое давление нефтепродуктов, газа, жидкостей, пара. В преобразователях разряжения как и в преобразователях избыточного давления опорным давлением является атмосферное. Но особенность данных датчиков разряжения в том, что они измеряют давление меньше величины атмосферного, то есть ниже нуля. Датчики разряжения маркируются как ДВ.

Датчик давления – разряжения измеряет как избыточное давление, так и разряжение, то есть этот преобразователь давления – разряжения является совмещенным датчиком избыточного давления и датчика разряжения, описанных выше.  Соответственно, соединив марки ДИ + ДВ мы получим маркировку ДИВ для датчиков  давления – разряжения.

Датчики давления по доступным ценам от «ПриборТрейд» – зачем платить больше? Существенные отличия датчика давления от манометра.

 

Главным отличием и существенным преимуществом датчика давления (преобразователя давления) от манометра является дистанционная передача измеряемого параметра. То есть при использовании манометра мы видим показания прибора на шкале и в зависимости от производственного или промышленного технологического процесса делаем записи в журнал, либо производим другие действия. При использовании датчика давления мы можем на месте видеть, а в некоторых случаях и не видеть, в месте измерения отображения информации о текущем давлении, но при этом датчики давления передают информацию в виде цифрового, токового и других видов сигналов на большие расстояния, что дает возможность увязать множество датчиков в серьезную автоматизированную систему управления технологическим процессом для самих различных производственных и промышленных процессов. При этом журнал измерения давления датчиками создается автоматически, на основании этих данных возможна сигнализация критических показаний давления, отключение либо включение различных клапанов, заслонок и любые другие действия, предотвращающие аварии и управляющие запланированным технологическим процессом.

Другим не менее важным отличием является точность показаний, которая у манометров давления ограничивается классом 0,5% (за исключением эталонных, образцовых манометров, класс 0,15). При этом датчики давления способны измерять различные виды давлений с учетом погрешности до  +-0,075% (датчики давления МЕТРАН), +-0,04% (датчики давления YOKOGAWA), +-0,025% (датчики давления ROSEMOUNT). Как видим датчики давления в двадцать раз точнее манометров, что является очень важным при измерении на ответственных объектах, например, где используется коммерческий учет и от точности показаний зависит расход, а соответственно и сумма денежных средств, уплаченная за потребленные жидкости, нефтепродукты, газ и др.

Также отличием датчиков давления от манометров является наличие датчиков давления для измерения перепада давления (МЕТРАН, САПФИР, САФИР, YOKOGAWA, ROSEMOUNT, АИР и др.), гидростатического давления и абсолютного давления, чего нет у манометров. Здесь стоит отметить, что датчик перепада давления (преобразователь разности давлений) используется для измерения расхода нефтепродуктов, жидкостей, пара, газа с помощью сужающих устройств (диафрагм камерных типа ДКС, ДБС и др), т.е. датчик давления здесь выступает в роли счетчика расхода. При этом данный метод измерения на определенных объектах газовой, металлургической, нефтяной, энергетической промышленности, в жилищно-коммунальном хозяйстве, является обязательным, согласно правил ведения учета энергоносителей для Украины, России и других стран, что в свою очередь требует установления датчиков разности давлений на данных объектах.

Не менее важным показателем, особенно в промышленности, является надежность прибора для измерения давления. В отличие от манометров, датчики давления способны выдерживать трех, пяти, а в некоторых моделях и двадцяти пяти кратное давление перегрузки (напр. МЕТРАН-150). При этом после такого превышения давления в современных интеллектуальных датчиках давления корректировка нуля не требуется. Для манометров, существенное превышение давления выведет прибор из строя, так как конструкция всех основных манометров предполагает использование пружинного механизма (трубки Бурдона).

И еще одним отличием датчиков давления от манометров является универсальность диапазонов измерений давлений, т.е. манометры давления имеют один максимальный диапазон измерений давления, при этом если на манометр будет подано давление больше, чем максимальный диапазон, то манометр будет испорчен. Датчики же давления имеют несколько диапазонов перенастройки, как правило от одного (датчики МИДА, КРТ, АГАТ и другие), до более, чем десяти (датчики МЕТРАН 150, ROSEMOUNT, ЭЛЕМЕР).

 

В связи с большим разнообразием производителей датчиков давления, поставляемых предприятием «ПриборТрейд», приводим Вам основные диапазоны (пределы) давлений для различных производителей датчиков давления:

Вид датчика давления	Диапазон измеряемых давлений	Вид датчика давления	Диапазон измеряемых давлений
Датчики избыточного давления МЕТРАН	0,025кПа…100мПа	Датчики гидростатического давления МЕТРАН	4кПа…250кПа
Датчики избыточного давления САПФИР-22	0,25кПа…100мПа	Датчики гидростатического давления САПФИР-22	2,5кПа…250кПа
Датчики избыточного давления МИДА	0,01мПа…160мПа	Датчики гидростатического давления МИДА	—
Датчики избыточного давления САПФИР	40Па…100мПа	Датчики гидростатического давления САФИР	2,5кПа…1,6мПа
Датчики избыточного давления ROSEMOUNT	0,12кПа…68,95мПа	Датчики гидростатического давления ROSEMOUNT	0,125кПа… 27,6MПа
Датчики избыточного давления YOKOGAWA	2,5кПа…50мПа	Датчики гидростатического давления YOKOGAWA	0,14мПа…14мПа
Датчики избыточного давления АИР	0,04кПа…60МПа	Датчики гидростатического давления АИР	1 кПа…250 кПа
Датчики избыточного давления ЭЛЕМЕР-100	0,04 кПа…100 МПа	Датчики гидростатического давления ЭЛЕМЕР-100	4 кПа…250 кПа
Датчики перепада давления МЕТРАН	0,025кПа…10мПа	Датчики разряжения МЕТРАН	0,4кПа …10кПа
Датчики перепада давления САПФИР-22	0,25кПа…16мПа	Датчики разряжения САПФИР-22	0,25кПа… 100кПа
Датчики перепада давления МИДА	—	Датчики разряжения МИДА	10кПа…100кПа
Датчики перепада давления САФИР	100Па…16мПа	Датчики разряжения САФИР	40Па…100кПа
Датчики перепада давления ROSEMOUNT	0,12кПа…13,8мПа	Датчики разряжения ROSEMOUNT	-100кПа…+248кПа
Датчики перепада давления YOKOGAWA	0,1кПа…14 мПа	Датчики разряжения YOKOGAWA	100кПа…50кПа…
Датчики перепада давления АИР	0,025кПа…16 МПа	Датчики разряжения АИР	0,4 кПа…100 кПа
Датчики перепада давления ЭЛЕМЕР-100	0,063 кПа…16 МПа	Датчики разряжения ЭЛЕМЕР-100	0,04 кПа…100 кПа
Датчики абсолютного давления МЕТРАН	2,5кПа…16мПа	Датчики давления – разряжения МЕТРАН	-100кПа…+530кПа
Датчики абсолютного давления САПФИР-22	2,5кПа…16мПа	Датчики давления – разряжения САПФИР-22	-100кПа  … +2,4мПа
Датчики абсолютного МИДА	0,04мПа…10мПа	Датчики давления – разряжения МИДА	-0,1кПа…+2,4кПа
Датчики абсолютного САФИР	4кПа…1,6мПа	Датчики давления – разряжения САФИР	-100кПа…+1,6мПа
Датчики абсолютного давления ROSEMOUNT	2,07кПа…27,58мПа	Датчики давления – разряжения ROSEMOUNT	-100кПа… +5,5мПа
Датчики абсолютного давления YOKOGAWA	0,67кПа…16мПа	Датчики давления – разряжения YOKOGAWA	-50кПа…+14мПа
Датчики абсолютного давления АИР	0,4 кПа…6 МПа	Датчики давления – разряжения АИР	–0,1 МПа…+2,4МПа
Датчики абсолютного давления ЭЛЕМЕР-100	2,5 кПа…16 МПа	Датчики давления – разряжения ЭЛЕМЕР-100	–0,1 МПа…+2,4МПа

Как видно выше из таблицы похожие между собой датчики давления имеют все же разные диапазоны измерения давлений и это лишь один из параметров, отличающих один датчик давления от другого, а таких показателей более десятка.

Следующяя новость >

5 типов датчиков давления, которые вы должны знать

Датчики драгоценных камней

Назад к списку блогов

5 типов датчиков давления, которые вы должны знать

29 июня 2017 г.

Точно так же, как дрель не работает с гвоздем, тип датчика давления, который вы используете для данного приложения, имеет значение. То, что хорошо работает, например, при измерении нефти и газа, может не подходить для гидравлики.

Вот почему перед принятием решения важно изучить диапазон типов датчиков давления, чтобы они наилучшим образом соответствовали вашим потребностям. Для наших целей мы определим «датчик давления» как устройство, способное преобразовывать давление в электрический сигнал. Под этим зонтиком мы включим датчики и переключатели, которые оба помогают с измерением давления.

Чтобы изучить различные типы доступных датчиков давления, мы хотели привести несколько конкретных примеров и немного рассказать об их функциональности.

Различные типы датчиков давления 

Тензометрические датчики давления методом химического осаждения из паровой фазы 

Химическое осаждение из паровой фазы (CVD) процесс, используемый для изготовления очень стабильных тензодатчиков давления. Процесс CVD обеспечивает надежный вариант там, где многие другие недорогие датчики давления выходят из строя. Внутри каждого из этих преобразователей находится микросхема ASIC, которая предлагает более высокие уровни коррекции линейности. Датчики давления CVD отлично подходят для таких применений, как внедорожная техника, HVAC и обработка полупроводников. Кроме того, датчики давления CVD имеют более толстую диафрагму, он способен выдерживать интенсивные пульсирующие давления.

Тензодатчик — тонкопленочные датчики давления с напылением

Из всех различных типов датчиков давления тензорезисторы с напыленной тонкой пленкой являются одними из самых надежных, известных своей долговечностью и высокой точностью даже в чрезвычайно суровых условиях. В зависимости от их работу, эти типы датчиков можно заказать в диапазоне от 0-100 до 0-30 000 фунтов на квадратный дюйм. Продукт предлагает непревзойденную производительность в нестабильных сценариях окружающей среды, таких как высокие температуры, сильные удары и вибрация или большие нагрузки. скачки давления. Напыленные тонкопленочные датчики идеально подходят для таких применений, как внедорожная техника, противопожарная защита, охлаждение и альтернативное топливо.

Датчики давления с переменной емкостью

Когда вам нужен прочный и надежный способ измерения низкого давления, емкостные преобразователи путь. Эти датчики могут быть заказаны в диапазоне от 0-2 PSI до 0-15 PSI, чтобы соответствовать ряду приложений, включая индикацию уровня в морских резервуарах. Они могут похвастаться прочной физической конфигурацией, нержавеющей сталью и керамикой. смачиваемые части и технология переменного конденсатора. Емкостные датчики давления также могут использоваться для измерения высокого давления в различных приложениях, от промышленных двигателей до гидравлических систем, от управления технологическими процессами до трубопроводов природного газа.

Твердотельные датчики давления

Если ваше приложение должно иметь дело с элементами сильных ударов и вибрации, полупроводниковые реле давления являются отличным выбором. Эти переключатели имеют герметичную мембрану из нержавеющей стали и обеспечивают высокую точность измерений. там, где необходим жесткий контроль системы. Они также имеют преимущество перед электромеханическими реле давления в тех случаях, когда срабатывания превышают 50 циклов в минуту. Приложения для твердотельных переключателей включают внедорожные, медицинские газа, компрессоров и других требовательных общепромышленных применений.

Датчики давления MMS

Микромеханические кремниевые (MMS) тензометрические датчики предлагают очень экономичное решение для низких давлений как в абсолютном, так и в сложном и избыточном эталонах. Датчики давления MMS оснащены смачиваемыми деталями из нержавеющей стали 316L, а цельносварная конструкция делает устройство компактным. высокая совместимость с агрессивными химическими веществами и окружающей средой. Области применения, подходящие для MMS, включают регенерацию хладагента в системе кондиционирования воздуха, приборы для газового анализа и медицинские стерилизаторы.

Это примеры различных типов датчиков давления, которые вы найдете в ассортименте Gems, которые поддерживают ряд различных приложений и функций. Будь то датчик перепада давления или датчик давления воздуха, если вам нужна помощь в определении того, какой тип подходит именно вам, мы здесь, чтобы помочь.

Чтобы узнать больше о различных типах датчиков давления >

Точно так же, как дрель не работает с гвоздем, тип датчика давления, который вы используете для данного приложения, имеет значение. То, что хорошо работает, например, при измерении нефти и газа, может не подходить для гидравлики.

Датчики и элементы управления для драгоценных камней

Введите адрес электронной почты

Регистрируясь, вы соглашаетесь получать периодические электронные письма от Gems Sensors & Controls. Вы можете отменить подписку в любое время.

7 типов датчиков давления

Датчики давления помогают уведомлять ремонтные бригады о рисках до того, как произойдут серьезные неисправности, что позволяет принять корректирующие меры. Существует семь основных типов датчиков давления: анероидные барометрические датчики давления, манометрические датчики давления, датчики давления с трубкой Бурдона, вакуумные датчики давления (Пирани), герметичные датчики давления, пьезоэлектрические датчики давления и тензометрические датчики давления.

Датчики давления — чрезвычайно полезные устройства, которые измеряют физическое давление газов или жидкостей с помощью датчика и выходного сигнала. Давление определяется как сила, необходимая для остановки расширения жидкости, обычно отображаемая как сила на единицу площади.

Датчики давления используются для контроля и мониторинга широкого спектра повседневных приложений, включая косвенные измерения расхода газа/жидкости, скорости, высоты над уровнем моря и уровня воды.

Из-за широкого спектра применений в приложениях они сильно различаются по технологиям, конструкции, производительности, стабильности и стоимости. В этой статье обсуждаются различные типы датчиков давления, описываются принципы работы и рассматриваются общие приложения, в которых они используются.

Чтобы узнать больше о других типах датчиков, см. наши соответствующие руководства, которые охватывают различные типы датчиков влажности и типы датчиков температуры, или чтобы узнать о других измерительных устройствах, см. полный спектр наших руководств.

Что такое датчик давления?

Существует несколько общих терминов, часто взаимозаменяемых для описания датчиков давления. К ним относятся датчики давления, датчики давления и индикаторы давления, среди прочего. Независимо от того, какой термин используется, все они выдают выходной сигнал и измеряют давление.

Давление определяется как количество силы (приложенной к газу или жидкости), приложенной к единице «площади». Датчики давления позволяют применять более специализированные стратегии технического обслуживания, а также могут предсказывать рискованные отказы и готовиться к ним, поскольку работают с данными в режиме реального времени.

Приложения, в которых установлен датчик давления, означают, что бригады техобслуживания получают оповещение, когда это необходимо, что позволяет им немедленно решить проблему. Наиболее распространенным типом используемого датчика давления является преобразователь (пьезоэлектрический и тензодатчик), поскольку они применяются в приложениях для контроля расхода, воздушной скорости, уровня, насосных систем или высоты.

Терминология датчиков давления

Прежде чем мы перейдем к различным типам датчиков давления, следует ознакомиться с некоторыми ключевыми терминами, связанными с датчиками давления.

• Манометрическое давление: Измерение давления относительно давления окружающей среды
• Абсолютное давление: Измерение относительно чистого космического вакуума – это важно при измерении изменений давления на высоте
• Перепад давления: Разность давлений между двумя значениями приложенного давления
• Вакуумное давление: Измерение давления, которое меньше окружающего атмосферного давления

Как работают датчики давления?

Все датчики давления используют один и тот же основной принцип работы, измеряя физическое изменение разницы давлений. Как только датчик давления измеряет физическое изменение, информация передается в виде электрического сигнала, который затем отображается как полезные данные для интерпретации пользователем.

Принцип работы датчиков давления можно разбить на четыре этапа:

1. Устройство, позволяющее расширяться и сжиматься, преобразует давление в напряжение или электрические сигналы
2. Как только датчик давления выдает электрический сигнал, он измеряется и записывается 
3. CMMS* получает электрический сигнал от датчика давления в режиме реального времени
4. CMMS оповещает ремонтные бригады, когда давление слишком высокое или слишком низкое: слишком высокое номинальное давление обычно указывает на риск разрыва, а потеря давления может указывать на утечку 

*CMMS означает компьютеризированную систему управления техническим обслуживанием. Это программное обеспечение, которое централизует активы, составляет расписание обслуживания и помогает оптимизировать использование физического оборудования.

Разница между преобразователями, преобразователями и датчиками

Причина, по которой важно различать датчики давления, преобразователи давления и преобразователи давления, заключается в том, что они часто взаимозаменяемы, но каждый из них немного отличается.

Датчики давления

«Настоящий» датчик давления работает на основе физической реакции. Модуль датчика внутри датчика давления создает выходное напряжение. Калибровка, усиление и температурная компенсация должны быть выполнены заранее, чтобы результаты были надежными и стабильными.

Преобразователи давления

Преобразователи давления производят выходное напряжение подобно датчику давления, так как они также имеют физическую реакцию внутри чувствительного элемента датчика. Однако датчики давления также могут обрабатывать сигналы, что позволяет передавать их на большее расстояние.

Датчики давления

Они работают очень похоже на датчик давления, но вместо считывания напряжения датчики давления выдают токовый сигнал через низкоимпедансную нагрузку.

Семь типов датчиков давления

Датчики давления разработаны и классифицированы в соответствии с конфигурацией, которую они используют для определения изменений давления.

Различные типы датчиков давления перечислены ниже:

#1: Датчики давления анероидного барометра

Датчики давления анероидного барометра представляют собой чисто механические устройства для измерения давления. Эти типы датчиков давления состоят из полого воздухонепроницаемого металлического корпуса с гибкой поверхностью, напоминающей капсулу.

Атмосферные изменения заставляют капсулу сжиматься и расширяться, что приводит к изменению ее формы в ответ на окружающее давление. Уровень деформации может быть измерен и связан с циферблатом, который преобразует деформацию под давлением в соответствующее показание давления.

Эти датчики компактны и очень прочны, обычно используются для измерения атмосферного давления в самолетах и ​​в окружающей среде. Единственным недостатком анероидных датчиков давления барометра является масса чувствительных к давлению элементов, которая обычно ограничивает скорость отклика устройства и, следовательно, делает их менее эффективными для приложений измерения динамического давления.

#2: Манометрические датчики давления

Манометрические датчики давления представляют собой стеклянные трубки, жидкостные датчики давления, которые имеют простую конструкцию, однако их точность выше, чем у анероидных барометрических датчиков давления, что впечатляет, как бы они ни были. одно из первых устройств, изобретенных для измерения давления. Движение заполненной жидкостью трубки сравнивает разницу давлений между двумя поверхностями.

Самый распространенный датчик манометра имеет U-образную форму. Давление прикладывается к одной стороне стеклянной трубки, вытесняя жидкость внутрь, что вызывает падение уровня жидкости на одном конце трубки и повышение на другом. Разница в высоте между двумя концами трубки указывает на уровень давления, и проводится измерение.

Они обычно используются для калибровки оборудования в лабораториях. Однако манометры имеют довольно низкую скорость отклика и ограниченный диапазон давлений, поэтому они не подходят для приложений, измеряющих динамическое давление.

#3: Датчики давления с трубкой Бурдона

Датчики давления с трубкой Бурдона работают по тому же принципу, что и анероидные барометры, но имеют спиральный или С-образный чувствительный элемент вместо полой воздухонепроницаемой металлической капсулы.

Это инновационные механические измерительные устройства, использующие физические движения. Один конец трубки закрыт, а другой конец подвергается воздействию окружающей среды. По мере того как к датчику прикладывается большее давление, спираль (эллиптическое поперечное сечение) трубки начинает выпрямляться. Трубка Бурдона продолжает выпрямляться до тех пор, пока давление жидкости не сравняется с упругим сопротивлением трубки. Это физическое движение катушки, которое перемещает указатель по градуированному циферблату для отображения показаний давления.

Трубки Бурдона широко используются в качестве датчиков избыточного давления и дифференциальных датчиков из-за их простоты и прочности. Они также, как правило, недорогие, но прочные, обеспечивая высокую точность в приложениях с высоким давлением.

Недостатком использования датчиков давления с трубкой Бурдона является их чувствительность к ударам и вибрации, поскольку они являются чисто механическими. Поэтому их не рекомендуется использовать в системах с низким давлением, требующих очень точных измерений.

#4: Вакуумные датчики давления

Вышеупомянутые датчики давления обычно работают путем измерения силы, приложенной к механическому устройству, однако, когда механические методы усложняются и давление падает ниже атмосферного уровня, датчики давления, которые наблюдают и измеряют используются воздействия на материал. Здесь на помощь приходят датчики вакуумного давления. 

Датчик Пирани (изобретенный Марчелло Пирани в 1906 г.) является наиболее распространенным и хорошо известным датчиком, используемым для измерения низкого вакуумного давления.

Датчики давления этого типа измеряют сопротивление нагретой нити датчика (обычно сделанной из тонкой вольфрамовой, никелевой или платиновой проволоки) внутри камеры датчика. По мере того как камера датчика подвергается воздействию окружающего вакуумного давления, молекулы газа сталкиваются с проводом накала, и от провода датчика передается тепло. Провод подключается к электрической цепи, с которой после калибровки снимается показание давления.

При низком давлении температура падает, что приводит к низкой теплопроводности. При высоких давлениях высокая плотность газа приводит к высокой теплопроводности.

#5: Герметичные датчики давления

Герметичные датчики давления обычно используются для измерения атмосферного давления на уровне моря на подводных аппаратах для определения глубины путем измерения и сравнения давления окружающей среды с доступным атмосферным давлением в герметичном устройстве.

В камере поддерживается то же давление воздуха, что и при ее закрытии, которое становится постоянным внутренним эталонным давлением датчика давления.

#6: Пьезоэлектрические датчики давления

Пьезоэлектрические датчики работают, используя электрический заряд в ответ на физические изменения в материале. Заряд, создаваемый физическими изменениями, прямо пропорционален приложенной силе. Пьезоэлектрический датчик давления измеряет и калибрует изменения электрического заряда, отображая соответствующее измерение давления для просмотра пользователем.

Эти типы датчиков давления имеют высокую частоту и малое время отклика, но при этом очень малы, что делает их идеальным выбором датчика давления для применений с ограниченным пространством. Они в основном используются для измерения динамического давления, например, в двигателях внутреннего сгорания.

#7: Тензометрические датчики давления

Как следует из названия, тензометрические датчики давления используют пропорциональное расширение или сжатие размеров пружины для измерения давления.

При приложении силы пружинный элемент внутри тензометрического датчика давления деформируется. Когда происходят изменения давления, сопротивление колеблется, а показания напряжения записываются в виде электрических сигналов. Затем их можно преобразовать в показания эквивалентного давления и отобразить на тензометрическом датчике.

Тензометрические датчики давления используются для задач долгосрочного мониторинга, таких как измерение остаточного напряжения, крутящего момента, сжатия, растяжения, изгиба и отклонения транспортных средств, корпусов кораблей, плотин и буровых платформ.

Рекомендации по датчику давления

При принятии решения о том, какой тип датчика давления лучше всего соответствует вашим потребностям, следует учитывать следующие моменты:

• Тип датчика — это основное соображение при выборе правильного датчика давления для ваших нужд.
• Диапазон рабочего давления и максимальное давление
• Время приема на работу
• Технологические условия применения
• Тип выхода
• Выходной уровень
• Точность
• Разрешение
• Дрифт
• Напряжение питания
• Диапазон рабочих температур

Применение датчиков давления 

Доступны различные типы датчиков давления, которые можно использовать в самых разных областях, от систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха до общепромышленных применений.

В дополнение к упомянутым выше областям применения, ниже приведены некоторые примеры общего использования различных типов датчиков давления:

Трубопроводные шланги часто работают при экстремальных давлениях, например, газопроводы могут работать при любом давлении от 200 до 1500 фунтов на квадратный дюйм. (фунт-сила на квадратный дюйм). Гидравлические шланги с проволочной оплеткой также имеют очень экстремальное рабочее давление (6000 фунтов на квадратный дюйм), поэтому датчик давления гарантирует, что они никогда не превысят свои пределы.

Вакуумная технология используется в промышленных и научных процессах. Примеры систем низкого и высокого вакуума включают производство литья композитных материалов, производство летательных аппаратов, медицинские приложения и обработку полупроводников . Для всего этого требуются датчики вакуумного давления, которые могут работать до 10 000 фунтов на квадратный дюйм.

Экологические приложения требуют, чтобы датчики давления использовались в тестировании выбросов, приложениях управления ветром и устройствах загрязнения.

Производственные процессы , которые включают гидравлические и пневматические системы, требуют датчиков давления для обнаружения аномалий, таких как утечки, потенциальный отказ или проблемы со сжатием.

Автомобильные тормозные системы используют датчики давления для обнаружения неисправностей, которые могут повлиять на их работу. Автомобильным двигателям необходимы датчики давления для предотвращения превышения уровня давления масла рекомендуемого уровня работающего двигателя.

В медицинское оборудование , как и вентиляторы , датчики давления имеют решающее значение для измерения давления кислорода и количества воздуха, подаваемого пациенту. В барокамерах датчики давления отслеживают и контролируют внутреннее давление камеры в процессе обработки. Датчики давления также используются в спирометрическом оборудовании , которое измеряет объем легких пациента.

В системах HVAC состояние воздушных фильтров часто измеряется датчиками давления. Если воздушный фильтр засоряется, перепад давления увеличивается, что может быть определено с помощью датчика. Они также полезны для контроля скорости воздушного потока в радиаторах и кондиционерах.

В промышленных приложениях датчики давления также используются для обнаружения засоренных фильтров, однако это достигается путем оценки разницы между давлением на входе и выходе внутри фильтра.

Резюме

Давление – это количество силы (приложенной к газу или жидкости), приложенной к единице «площади».

Датчики давления помогают уведомлять ремонтные бригады о рисках до того, как произойдут серьезные неисправности, что позволяет принять корректирующие меры. Существует семь типов датчиков давления на выбор, в зависимости от того, с каким приложением вы работаете, однако наиболее распространенным типом используемого датчика давления является пьезоэлектрический или тензометрический датчик давления.