Классификация приборов для измерения давления: виды и принципы работы

    ПРИБОРЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ И РАЗРЕЖЕНИЯ [c.167]

    ЭКСПЛУАТАЦИЯ ПРИБОРОВ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ И РАЗРЕЖЕНИЯ [c.228]

    Понятие о регулировании технологического процесса Понятие о системах автоматического регулирования Контрольно-измерительные и регулирующие приборы. Приборы для измерения и регулирования температур Приборы для измерения давления и разрежения Приборы для измерения уровня жидкостей. Приборы для измерения и регулирования величины [c.9]

    По роду измеряемой величины приборы для измерения давления и разрежения в соответствии с ГОСТом 1646-42 делятся на следующие типы  [c.172]

    Приборы для измерения давлений и разрежений. Для измерения атмосферного давления применяются ртутные барометры (чашечный или сифонный) и барометр-анероид. [c.21]

    П. ПРИБОРЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ И РАЗРЕЖЕНИЯ (ВАКУУМА) [c.412]

    Полная поверка прибора производится в лаборатории после снятия манометра с рабочего места. Большинство приборов для измерения давления и разрежения подлежит обязательной государственной поверке органами Комитета по делам мер и измерительных приборов при Совете Министров СССР. [c.232]

    Приборы для измерения давления и разрежения обычно классифицируют по роду измеряемой величины и по принципу действия. Деление по первому принципу представлено ниже  [c.199]

    Все приборы для измерения давления и разрежения обеспечивают правильность показаний в течение длительного времени, если выполняются нормальные условия эксплуатации. [c.228]

    Приборы для измерения давления и разрежения [c.30]

    РЕМОНТ, РЕГУЛИРОВКА И ПОВЕРКА ПРИБОРОВ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ И РАЗРЕЖЕНИЯ [c.181]

    Приборы для измерения давления. Техническими приборами для измерения избыточного давления являются манометры. Разрежение измеряется вакуумметрами. Малые величины давления и разрежения (обычно до 500 мм вод. ст.) измеряются микроманометрами и тягометрами. Иа холодильных установках находят также применение мановакуумметры — приборы для измерения давления и разрежения, обычно используемые на стороне низкого давления. Для измерения разности (перепада) давлений применяются дифференциальные манометры.  [c.234]

Приборы для измерения давления — презентация онлайн

1. Приборы для измерения давления

3. 1.Что такое давление? Виды.

5. 2.Классификация приборов для измерения давления

7. Манометры грузопоршневые

9. МВП-2,5 мановакууметр грузопоршневой (класс точности 0,02)

10. Манометры дифференциальные

18. Манометры самопишущие

19. ДМ-2001 манометр самопишущий

20. Манометр дифференциальный самопишущий ДСС-711-М1 (расходомер)

21. Манометры точных измерений

22. МПТИ, ВПТИ, МВПТИ кл.т.1, кл.т.0,6, кл.т.0,4

23. МТПСд-100 манометр судовой

24. Манометры цифровые Yokogawa MT210 / МТ210F / МТ220 Цифровые манометры

25. Манометры электроконтактные ДМ2005 манометр сигнализирующий взрывозащищенный.

26. Микроманометры ММН 2400 микроманометр

27. Напоромеры,тягонапоромеры,тягомеры Многопредельные измерители давления АДН/АДР

29. Датчики-реле давления

Манометр это прибор для измерения давления

Приборы измерения давления газов и жидкостей

Манометры используются на всех промышленных и производственных объектах, где необходимо знать и контролировать уровень давления газов или жидкостей. По назначению, эти приборы могут быть общетехническими, специальными или эталонными. По конструкционным особенностям выделяют жидкостные, поршневые, деформационные устройства.

Объектом измерения и контроля может выступать как избыточное давление, так и разряжённая среда газа. Такие метрологические устройства, как манометры, вакуумметры и мановакуумметры отличаются, в первую очередь, установленными пределами измерений. Рассмотрим более подробно технические особенности этих приборов.

Особенности использования и тех. характеристики манометров

Манометры применяют для контроля избыточного давления. В основе его работы лежит возможность уравновешивания давления при помощи силы деформации пружины, один конец которой закреплён, а второй связан с механизмом, передающие колебания чувствительного элемента движению стрелки. Диапазон измерения давления для различных манометров может колебаться от 0 до 100 МПа. Эти метрологические устройства могут иметь различный класс точности. Для рабочих приборов уровень допустимых погрешностей обозначается цифрами от 0,15 до 4. При этом более высокой точности соответствует меньшее число.

Вакуумметры – это те же манометры, но предназначенные для измерения разряжённой среды. В зависимости от принципа действия существуют такие типы устройств:

• классические;
• ёмкостные;
• терморезисторные;
• термопарные;
• ионизационные.

Диапазон возможных измерений зависит от типа прибора. Так, например, классические вакуумметры определяют давление от 10 до 100000 Па, ёмкостные от 1 до 1000 Па, а компрессионные от 0,001 Па.

Мановакууметры способны определять как избыточное, так и отрицательное давление. Большинство приборов работает в диапазоне от -0,1 до 2,4 МПа. На устройстве имеется измерительная шкала с положительными и отрицательными значениями.

Использование специальных манометров для измерения давления газов

Для определения давления таких газов, как ацетилен, пропан, кислород используются специальные манометры, исключающих возможность возгорания или взрыва в процессе эксплуатации. Так, например, кислородные манометры не содержат никакой масляной смазки. Их циферблат окрашивается в голубой цвет и ставиться обозначение кислорода. Приборы для измерения давления ацетилена, не содержат медных деталей, так как медь может вступить во взрывоопасную реакцию с этим газом. Корпус такого изделия окрашивается в белый цвет.

Особые требования предъявляются к метрологическим устройствам, которые контактируют и с другими агрессивными средами. Так, манометры, которые измеряют давление водорода, окрашиваются в зелёный цвет. Приборы, работающие с аммиаком в жёлтый. Для других взрывоопасных газов предусмотрена маркировка красного цвета.

ПРОВЕРИЛ:________________

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Изучение назначения, устройства, принцип действия и тарировки приборов дня измерения давления (абсолютного, манометрического вакуумметрического).

Приборы для измерения давлений

Приборы для измерения давлений классифицируют по различным признакам. По характеру измеряемого давления приборы разделяют на следующие классы:

1) барометры – приборы для измерения атмосферного давления:

2) манометры – приборы для измерения избыточного давления;

3) вакуумметры – приборы для измерения вакуума;

4) мановакуумметры – приборы для измерения, как избыточного давления, так и вакуума;

5) манометры абсолютного давления – приборы для измерения абсолютного (полного) давления;

6) дифференциальные манометры – приборы для измерения разности давлении.

По принципу действий приборы различают:

Простейшим прибором для измерения избыточного давления является пьезометр (рис.1, а). Он представляет собой вертикально установленную прозрачную стеклянную или ПВХ трубку с открытым верхним концом

Измерения по пьезометру проводят в единицах длины, поэтому иногда давления выражают в единицах высоты столба определенной жидкости. Пьезометр высотой 1,5. 2м позволяет измерить давление до 0,15. 0,20 атм.

Основным достоинством пьезометра является простота устройства и точность измерения. Основным недостатком пьезометра является малый диапазон измеряемых давлений. При больших давлениях пьезометр становится слишком громоздким. К недостаткам пьезометра также можно отнести хрупкость.

Избыточное давление в жидкостях или газах измеряется манометрами. Это весьма обширный набор измерительных приборов различной конструкции и различного исполнения

На рисунке 1,б показана схема действия поршневого манометра. При увеличении давления в сосуде жидкость или газ по закону Паскаля передаёт это давление на нижнюю поверхность поршня, заставляя его тем самым подниматься или опускаться. Поршень связан через систему рычагов с указательной стрелкой.

Рис.1 Приборы для измерения избыточного давления

а) пьезометр, б) поршневой манометр, в) жидкостный манометр, г) мембранный манометр, д) сильфонный манометр

Другой тип манометра – это открытый (жидкостный) манометр (рис.1, в). Он состоит из U-образной трубки, наполненной ртутью или другой жидкостью. Работа основана на законе сообщающихся сосудов и на уравновешивании измеряемого давления газа давлением столба жидкости (ртути, воды и т. д.). В один конец трубки подается давление. Жидкость в другой трубке поднимается до тех пор, пока измеряемое давление не будет в точности равно давлению, вызываемому разностью уровней жидкости в двух коленах трубки. Зная эту разность высот можно рассчитать давление.

Недостатком такого манометра является то, что величина давления зависит от ускорения свободного падения в данном месте. Не всегда такой манометр градуируется в паскалях, часто бывает удобным измерять давление в единицах высоты столба данной жидкости – в миллиметрах ртутного столба, водяного столба (1 мм вод. ст. – 9,8 Па; 1 мм рт. ст. = 133,3 Па)

Одним из простых приборов для измерения повышенных и высоких давлений является трубчатый манометр или манометр Бурдона Главная составная часть его – изогнутая по дуге латунная труба 1 овального сечения (рис. 2).

Жидкость или газ, производя давление изнутри трубки, выпрямляет ее.

Жидкость или газ подается в штуцер 3, соединенный с трубкой 1. Трубка, распрямляясь, приводит в движение систему зубчатых колес и рычагов 2, которые поворачивают стрелку 4; чем больше давление, тем на больший угол повернется стрелка. Угол поворота стрелки пропорционален измеряемому давлению. Шкала, нанесенная на циферблате, градуирована в единицах давления. Обычно манометр калибруется в МПа. Такие манометры применяются при измерении давления воздуха, пара, газов и жидкостей. Манометры для измерения давления в шинах автомобиля часто бывают типа манометра Бурдона.

Таким образом, это деформационный манометр.

К деформационным относятся также мембранные и сильфонные манометры (рис. 1, г, д)

Главной частью мембранного манометра является гибкая круглая плоская пластина способная получить прогиб под действием давления.

Сильфонный манометр (сильфон) представляют собой тонкостенную цилиндрическую оболочку с поперечными гофрами, способную получать значительное перемещении под действием давления. Для увеличения жесткости внутрь сильфона часто помещают пружину. Сильфоны изготавливают из бронзы, углеродистой стали, алюминиевых сплавов. Серийно производят бесшовные и сварные сильфоны диаметром от 8-10 до 80-100 мм. Сильфоны более чувствительны, чем мембранные манометры и имеют больший диапазон измерений.

Основными достоинствами приборов являются большой диапазон измеряемых давлений, простота устройства и применения, портативность и универсальность.

Основным недостатком приборов является непостоянство их показаний, вследствие постепенных изменений упругих свойств пружинящего элемента, возникновения остаточной деформации, износа передаточного механизма. Поэтому такие приборы необходимо периодически проверять.

Манометры позволяют определять давление лишь с определенной точностью, класс точности манометров определяется величиной k, выражающей максимальную допустимую погрешность величины , соответствующей предельному показанию шкалы прибора

Номинальный ряд классов, точности манометров: 0,005; 0,02; 0,05; 0,1; 0. 2; 0,35; 1; 2; 2,5; 4,0; 6,0.

Манометры и вакуумметры, пружинные образцовые служат для контроля манометров общего назначения и для проведения особо точных замеров. Для контроля образцовых манометров используются грузопоршневые манометры.

Манометры класса 0,05 предназначены для проверки образцовых пружинных и других манометров точных измерения, манометры класса 0,2 – для проверки технических манометров общего назначения.

Стенд для тарировки включает:

ВЫВОДЫ

1. Сделать заключение о годности проверяемого прибора в эксплуатации.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: Как то на паре, один преподаватель сказал, когда лекция заканчивалась – это был конец пары: «Что-то тут концом пахнет». 8191 – | 7876 – или читать все.

91.146.8.87 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.

Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)
очень нужно

В различных сферах деятельности применяется просто огромное количество измерительных приборов. Большое распространение получили манометры давления. Их предназначение заключается в измерении избыточного давления. Существует просто огромное количество вариантов исполнения манометров, все они характеризуются своими определенными эксплуатационными характеристиками. Прибор для измерения давления газа или жидкостей производится в соответствии с установленными стандартами.

Устройство прибора

Манометр для измерения давления производится самыми различными компаниями. Классическая конструкция представлена сочетанием следующих элементов:

1. Корпус предназначен для защиты внутреннего механизма от воздействия окружающей среды. Чаще всего при его изготовлении применяется металл с высокой коррозионной стойкостью.
2. Стрелка прибора выступает в качестве индикатора. Она может делать один оборот вокруг своей оси.
3. Шестеренки предназначены для непосредственной передачи вращения стрелке. Они находятся внутри конструкции.
4. Устройство манометра для измерения давления обладает поводком и зубчатым сектором.

Конструкция прибора имеет между зубьями и шестеренками специальную пружину, которая исключает вероятность мертвого хода.

Измерительная шкала аналоговая, подбирается в зависимости от того, давление какой среды измеряется.

Манометр прибор работает по следующему принципу действия:

1. Давление измеряемой среды поступает во внутреннюю часть конструкции.
2. Свободный конец трубки в попытке выравнивания перемещается, за счет чего обеспечивается передача вращения стрелке.

Деформация трубки прямо пропорциональна тому, какое значение показывает устройство. Благодаря простоте конструкции она надежная, получила широкое распространение в самых различных отраслях.

Классификация приборов

В продаже встречаются различные виды манометров. Основная классификация проводится по назначению конструкции:

1. Самопищущие сегодня применяются крайне редко. Их конструктивные особенности определяют возможность получения графиков на бумаге. Подобное устройство способно не только указывать текущий показатель, но также и происходящие изменения. Свое применения они нашли в энергетике и в сфере работы с неагрессивными веществами.
2. Судовые требуются в качестве измерительного прибора на речных суднах. Они могут замерять давление различных жидкостей, к примеру, воды или дизельного топлива. За счет создания особой конструкции устройство защищено от воздействия окружающей среды и климата, повышена защита от вибрационной нагрузки.
3. Железнодорожные сконструированы так, чтобы могли использоваться при сборке железнодорожного транспорта.
4. Эталонные характеризуются высокой точностью. Именно поэтому они устанавливаются для проверки работы иных измерительных приборов, испытания приборов и их контроля.
5. Специальные манометры используются для получения информации о различных газообразных веществ. Стоит учитывать, что в продаже встречаются варианты исполнения, предназначенные для работы с различными газами. Для их обозначения могут использоваться различные цвета и специальные обозначения.
6. Общетехнические могут использоваться в качестве манометра давления самой различной среды. Именно подобной конструкцией измеряется избыточное вакуумное давление.
7. Электроконтактные характеризуются тем, что могут использоваться для регулирования измеряемой среды. Все они делятся на две основные категории: приставки и небольшие выключатели.

Также выделяют следующие типы манометров для измерения давления:

1. Деформационные характеризуются тем, что имеют различные чувствительные элементы, которые воспринимают оказываемое давление. В качестве деформируемого элемента применяются пружины и мембраны.
2. Пьезоэлектрические имеют внутри кристалл кварца, который воспринимает электрический сигнал при механическом воздействии.
3. Поршневые состоят из подвижного поршня. При эксплуатации на него оказывается воздействие, за счет которого поршень передвигается.
4. Жидкостные имеют трубку, заполненную специальным веществом. Некоторые модели снабжаются двумя трубками, за счет которых определяется разница давления между двумя средами.

Электронные манометры для измерения давления получили широкое распространение. Они характеризуются высокой точностью и надежностью.

Измерительные приборы кроме этого подразделяются на несколько нижеприведенных групп:

1. Тягомеры.
2. Тягонапоромеры.
3. Напорометр.
4. Вакуумметр.
5. Мановаккуумметры.
6. Манометры.

Последняя рассматриваемая группа предназначается для определения избыточного давления. Этот показатель определяет разность между абсолютным и барометрическим показателем. Пределы измерений могут составлять от 0,06 до 1000 МПа.

Применение манометров

Манометр для измерения давления газа должен устанавливаться исключительно профессионалом. Это связано с тем, что при неправильном подключении устройство будет показывать неточные показатели, а также может появится утечка.

Манометр для измерения давления в шинах

Неправильная установка манометра давления снижает эксплуатационный срок устройства. В некоторых случаях, когда проводится считывание показателей и их контроль, проводить демонтаж может исключительно обслуживающая систему компания.

Выбор манометра

При выборе измерительного устройства учитываются самые различные параметры. Стоит учитывать, что манометр для газа подбирается в первую очередь с учетом безопасности.

Другими распространенными критериями назовем:

1. Класс точности устройства манометра. Он указывается производителем в технической документации или на корпусе. Высокоточные измерительные приборы имеют высокую стоимость, но погрешность может составлять несколько долей процента.
2. Диаметр корпуса. Компактные устройства проще спрятать в герметичном защищенном контейнере. При выборе уделяется внимание и типу используемого материала при изготовлении защитного корпуса. К примеру, металл характеризуется высокой механической защитой, пластиковые легче и обходятся намного дешевле.
3. Предел измеряемых значений. Он может варьировать в достаточно большом диапазоне. Производитель указывает этот параметр по причине того, что он подбирается в зависимости от измеряемой среды.
4. Диаметр резьбового штуцера и его расположение.

Кроме этого, уделяется внимание популярности бренда. Известные производители выпускают качественную продукцию, которая сможет прослужить в течение длительного периода.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

МАНОМЕТРЫ и их классификация — Сквайр

Сколько типов манометров существует?

Какие бывают типы манометров?

07 сен, 2020 Новости

Устройства, которые используются для измерения давления, называются манометрами.Проще говоря, давление — это величина перпендикулярной силы, приложенной к единице площади поверхности. Исследователи разработали множество методов измерения давления. Чтобы правильно измерить давление, очень важно учитывать, по какой контрольной точке его измерять. Соответственно, оно подразделяется на «абсолютное», «манометрическое» или «дифференциальное» давление. Манометр может быть гидростатическим или механическим.

для столба жидкости или поршневого типа измеряют давление, сравнивая его с величиной гидростатической силы на единицу площади на дне столба жидкости.Другие виды манометров, например, использующие диафрагмы, трубки Бурдона или сильфоны, измеряют давление с помощью механических движений.

Манометры хорошо подходят для измерения трех различных типов давления.

A. Измерение абсолютного давления — Абсолютное давление измеряется относительно давления, которое существует в полном вакууме. Давление при полном вакууме равно нулю.Поэтому это давление называется «абсолютным».

B. Описание измерительных приборов — Типичный механический манометр абсолютного давления состоит из измерительной ячейки, разделенной диафрагмой. Одна часть прибора представляет собой камеру сравнения и представляет собой вакуум. Барометр, который представляет собой гидростатический манометр, также может использоваться для измерения абсолютного давления.

C. Приложения — Манометры абсолютного давления могут использоваться для измерения давления пара жидкостей, вакуумных реакторов, для проверки утечек в резервуарах и контурах, а также для измерения падения давления в вакуумных колоннах для перегонки, для контроля метеорологами адиабатического давления насыщения. и для выполнения операций по перегонке в нефтеперерабатывающей промышленности.Манометры абсолютного давления также используются в вакуумных насосах и в пищевой промышленности. Барометры используются для измерения атмосферного давления.

A. Измерение манометрического давления — Манометрическое давление измеряется относительно стандартного атмосферного давления на уровне моря (приблизительно 1013,25 мбар). Избыточное давление положительное, когда оно больше атмосферного, и отрицательное, когда оно меньше атмосферного.

B. Описание измерительных приборов — Наиболее часто используемым устройством для измерения манометрического давления является манометр с трубкой Бурдона. Это механическое устройство, которое состоит из трубки С-образной формы, запечатанной с одного конца. Запечатанный конец может свободно перемещать указатель по шкале в соответствии с приложенным давлением внутри трубки, проходя через открытый конец. Другие механические устройства, такие как диафрагмы и сильфоны, также могут измерять манометрическое давление . Среди гидростатических эффективен U-образный манометр.

C. Области применения — Приборы для измерения избыточного давления — это наиболее широко используемые приборы для измерения давления в промышленных целях, особенно в энергетике, нефтеперерабатывающих заводах, химической, нефтехимической, фармацевтической, пищевой, холодильной, климатической и санитарной отраслях.

A. Измерение перепада давления — Дифференциальное давление — это только мера разницы между двумя показаниями давления.Он не предлагает никакой информации об уровнях давления в двух сравниваемых точках.

B. Описание измерительных приборов — Манометры дифференциального давления обычно являются механическими по своей природе. Основными типами манометров для измерения дифференциального давления являются манометры поршневого, мембранного типа и сильфонные манометры дифференциального давления. Каждый из них имеет специализированное применение в различных производственных процессах.

C. Применение — Манометры дифференциального давления находят применение в различных отраслях промышленности для контроля фильтрации, уровня и расхода жидкости.Они используются на нефтеперерабатывающих заводах, а также на нефтехимических и химических заводах, электростанциях и в чистых помещениях.

1. Коммерческие и промышленные манометры — Коммерческие манометры — это приборы для измерения давления общего назначения, обычно используемые в системах отопления, вентиляции, кондиционирования воздуха (HVAC) и охлаждения. Промышленный манометр подходит для производственных процессов, которые не блокируют систему давления.Промышленные манометры используются в обрабатывающей промышленности, OEM-приложениях, гидравлике, водоочистке и обратном осмотре.

2. Манометры технологического давления — В отраслях, где производственный процесс функционирует в экстремальных условиях, подвержен вибрациям, скачкам давления и агрессивной среде (например, в некоторых областях нефтехимической и другой химической промышленности), манометр технологического давления может быть безопасным. использовал.

3. Манометры низкого давления — подходят для измерения давления жидкости и газа при условии, что они не препятствуют его работе.Для процессов строительства заводов, пневматических систем и чистых помещений часто требуются манометры низкого давления.

4. Манометры для уплотнения — Эти манометры предназначены для герметизации потенциальных путей утечки и используются в различных промышленных приложениях для удовлетворения требований совместимости материалов, вязких сред, агрессивных химикатов, вибрации, санитарных и фармацевтических требований.

5. Высокоточные измерительные приборы — Эти измерительные приборы хорошо подходят для процессов, требующих точной калибровки, например, в испытательных лабораториях.

6. Дуплексные манометры — это тип манометра дифференциального давления, который может работать в экстремальных условиях и измерять разницу между двумя приложенными давлениями. Иногда это требуется в холодильной, топливной, химической и воздушной промышленности.

Такие факторы, как требуемый уровень точности, соответствующий размер шкалы для удобочитаемости, долговечность материала в соответствии с окружающей средой и условиями процесса, доступные варианты монтажа и диапазон давления, которое он может измерять, и тип давления, которое необходимо измерить, определяют тип манометра. право на использование.Если вы выберете производителя, который предоставляет вам широкий выбор датчиков, выбор подходящего будет несложным процессом.

Часто задаваемые вопросы о манометре

1. Что такое манометр?
A. Манометр — это прибор для измерения интенсивности жидкости.

2. Для чего используются манометры?
A. Манометр, прибор для измерения состояния текучей среды (жидкости или газа), которое определяется силой, которую текучая среда в состоянии покоя будет оказывать на единицу площади, например фунты на квадратный дюйм или ньютоны. на квадратный сантиметр.

3. Какие два типа давления?
A. Существует два основных типа давления: абсолютное и манометрическое.

— NI

Различные условия измерения, диапазоны и материалы, используемые в конструкции датчика, приводят к появлению разнообразных конструкций датчиков давления. Часто вы можете преобразовать давление в некоторую промежуточную форму, такую ​​как смещение, путем определения величины отклонения диафрагмы, расположенной на одной линии с жидкостью.Затем датчик преобразует это смещение в электрический выходной сигнал, такой как напряжение или ток. Зная площадь диафрагмы, вы можете рассчитать давление. Датчики давления упакованы со шкалой, которая обеспечивает способ преобразования в инженерные единицы.

Тремя наиболее универсальными типами датчиков давления являются мостовые (тензометрические), емкостные и пьезоэлектрические.

Мостовой

Из всех датчиков давления наиболее распространены датчики на основе моста Уитстона (тензодатчики), поскольку они предлагают решения, отвечающие различным требованиям к точности, размеру, прочности и стоимости.Мостовые датчики могут измерять абсолютное, манометрическое или дифференциальное давление как при высоком, так и при низком давлении. Они используют тензодатчик для определения деформации диафрагмы, подверженной приложенному давлению.

Рис. 2. Поперечное сечение типичного мостового датчика давления [1]

Когда изменение давления вызывает отклонение диафрагмы, на тензорезисторе вызывается соответствующее изменение сопротивления, которое можно измерить с помощью кондиционированной системы сбора данных.Вы можете прикрепить тензодатчики из фольги непосредственно к диафрагме или к элементу, который механически соединен с диафрагмой. Иногда используются кремниевые тензодатчики. В этом методе вы травите резисторы на кремниевой подложке и используете передающую жидкость для передачи давления от диафрагмы на подложку.

Емкостные датчики давления

Преобразователь давления с переменной емкостью измеряет изменение емкости между металлической диафрагмой и неподвижной металлической пластиной.Емкость между двумя металлическими пластинами изменяется, если расстояние между этими двумя пластинами изменяется из-за приложенного давления.

Рисунок 3. Емкостной датчик давления [2]

Пьезоэлектрические датчики давления

Пьезоэлектрические датчики полагаются на электрические свойства кристаллов кварца, а не на резистивный мостовой преобразователь. Эти кристаллы генерируют электрический заряд, когда они напряжены.Электроды передают заряд от кристаллов к усилителю, встроенному в датчик. Эти датчики не требуют внешнего источника возбуждения, но они восприимчивы к ударам и вибрации.

Рисунок 4. Пьезоэлектрический преобразователь давления [2]

Датчики давления с кондиционированным воздухом

Датчики, включающие в себя интегральные схемы, такие как усилители, называются датчиками с усилением.Эти типы датчиков могут быть сконструированы с использованием мостовых, емкостных или пьезоэлектрических преобразователей. В случае мостового датчика с усилителем, устройство само обеспечивает резисторы завершения и усиление, необходимое для измерения давления непосредственно с помощью устройства сбора данных. Хотя возбуждение все же должно быть обеспечено, точность возбуждения менее важна.

Важность манометров и их классификации

Номинальное давление систем будет варьироваться в зависимости от типа, используемой отрасли и области применения.Требования к давлению для самолета будут полностью отличаться от давления, требуемого для двигателя автомобиля. Если произойдет какое-либо непреднамеренное изменение давления, это может создать худшие ситуации. Тогда как поддерживать это давление в системе?

Это манометр, который можно настроить на желаемое номинальное давление, рассчитанное для этого диапазона. Это обычный инструмент, который используется в различных отраслях промышленности, таких как автомобилестроение, сельское хозяйство, оборона и т. Д. Он в основном используется для мониторинга и поиска неисправностей в системе.Манометры, расположенные в системном контуре, будут анализировать давление в контуре и отображать показания для техника или инженера.

Если рассматривать гидравлическую промышленность, манометры можно рассматривать как устройства измерения интенсивности жидкости. Как вы знаете, гидравлика работает с жидкостями под давлением, и каждый гидравлический компонент, реализованный в контуре, будет иметь желаемое номинальное давление. Итак, для оценки производительности важно измерить давление в системе.Для измерения давления в гидравлической системе манометры обычно устанавливаются возле нагнетательного патрубка насоса. Его также можно установить в любой другой части гидравлической системы для измерения давления. Манометры гидравлического давления рассчитаны на основе их диапазона давления. Обычно используемые манометры имеют рейтинг от 3000 до 5000 фунтов на квадратный дюйм, а максимальный диапазон давления составляет 10 000 фунтов на квадратный дюйм.

Подробнее: Основы гидравлики

Если давление в системе не регулируется на основании требований к компонентам контура, результат будет непредсказуемым и ненадежным.Основное преимущество манометра заключается в том, что его можно установить в любом месте контура системы для измерения давления в этой точке. Кроме того, соответствующие показания будут отображаться в простом формате, который можно легко интерпретировать. Помимо этого, для поиска и устранения неисправностей можно использовать манометры. Т.е. если в контуре возникнут утечки или засорение, давление в системе снизится. В таких случаях техники могут эффективно определить причину падения давления и немедленно устранить ее.

Подробнее: Что такое датчик гидравлического давления

Точность манометров необходима для критических применений.Неправильное показание давления может создать опасность на рабочем месте. Итак, основные причины выхода из строя манометра перечислены ниже.

• Вибрация и пульсация
• Экстремальная температура
• Влагосодержание
• Повышенное давление и скачки давления
• Засорение
• Коррозия
• Использование не по назначению

Это один из классических и широко используемых манометров, изобретенных французом Эженом Бурдоном в 1849 году.Стальная или бронзовая трубка, расположенная в этом манометре, известна как чувствительный к давлению элемент. Трубка закрыта с одного конца, а другой конец подсоединен к входу давления. Первоначально форма трубки будет эллиптической, и под давлением свободно движущийся закрытый конец изменит эту форму на круглую. На основе этого движения давление рассчитывается с помощью манометра с трубкой Бурдона. Некоторыми ключевыми преимуществами манометров с трубкой Бурдона являются безопасная работа, низкая стоимость, точность, простота конструкции и т. Д.

Доступны различные варианты устройств для измерения давления.Давайте обсудим некоторые из этих важных типов.

• Манометры с жидкостным заполнением и сухими манометрами : Сухие манометры обычно используются в промышленности и в большей степени предотвращают коррозию. Сухие манометры идеально подходят для сред без механической вибрации и присутствия влаги. В манометрах, заполненных жидкостью, внутри корпуса залит специальный жидкий глицерин (обычно используемый). Эта жидкость покроет внутренние части и уменьшит повреждения, вызванные пульсацией и скачками давления.Манометры, заполненные жидкостью, используются в цепях с быстрыми и частыми нагрузками, пиками давления и механическими колебаниями. Для сравнения, сухие манометры дешевле манометров, заполненных жидкостью.

• Манометр : Манометр — это тип манометра, в котором для измерения давления используется столб жидкости. Этот прибор может измерять только низкое давление, близкое к атмосферному или вакууму. Толуол, CCl4, ртуть, спирт и т. Д. — это жидкости, используемые в манометре.Принцип работы манометра заключается в том, что для балансировки используется тот же или другой столб жидкости. Манометры делятся на две категории: простой манометр и дифференциальный манометр.

• Механические манометры : Механические манометры используются для измерения диапазонов высокого давления. В этом манометре реечный механизм увеличивает деформацию, вызванную приложением давления к упругому элементу. Это увеличенное значение отображается на шкале стрелок для измерения давления.Механические манометры обеспечат быстрый и быстрый отклик по сравнению с манометрами.

• Цифровые манометры : Цифровые манометры обычно используются во временных промышленных приложениях, требующих высокоточных показаний давления. Показания на цифровом дисплее можно интерпретировать без помощи оператора. Кроме того, этот манометр исключает вероятность ошибки параллакса, и его можно легко изменить. Для работы этого манометра требуется внешняя энергия, такая как аккумуляторная батарея, питание от контура или солнечная энергия.

• Беспроводной манометр : Беспроводные манометры — это современная версия манометра, которая может передавать показания давления непосредственно на другие устройства. Этот манометр обеспечивает стабильные и точные показания давления по сравнению с механическими манометрами. Важным преимуществом этого манометра является возможность удаленного сбора данных. Для этого удаленного сбора данных используется технология беспроводной сети датчиков под названием WirelessHART.Эта технология основана на протоколе удаленного преобразователя с адресацией по магистрали (протокол HART).

Типы датчиков давления — Руководство

Датчики давления — это инструменты или устройства, которые преобразуют величину физического давления, оказываемого на датчик, в выходной сигнал, который можно использовать для определения количественного значения давления. . Доступно множество различных типов датчиков давления, которые функционируют одинаково, но основаны на различных базовых технологиях для перевода между давлением и выходным сигналом.В этой статье будут рассмотрены наиболее распространенные типы датчиков давления, описаны принципы работы датчиков давления, рассмотрены общие спецификации, связанные с датчиками давления, и представлены примеры приложений.

Следует отметить одно отличие: датчики давления отличаются от манометров. Манометры по своей конструкции обеспечивают прямое считывание значения давления, называемого манометрическим давлением. Это может быть аналоговый (механический) дисплей с использованием стрелки и градуированной шкалы или прямой цифровой дисплей показаний давления.С другой стороны, датчики давления не обеспечивают непосредственно считываемый выходной сигнал давления, а вместо этого генерируют значение выходного сигнала, которое пропорционально показанию давления, но которое сначала необходимо подготовить и обработать, чтобы преобразовать уровень выходного сигнала в калиброванное считывание давления.

Чтобы узнать больше о других типах датчиков, см. Наши соответствующие руководства, которые охватывают различные типы датчиков или использование датчиков для расширения возможностей Интернета вещей (IoT). Чтобы узнать больше о других устройствах для измерения давления, см. Наши соответствующие руководства по манометрам и цифровым манометрам.

Датчики давления, преобразователи давления и преобразователи давления

Есть несколько общих терминов, связанных с устройствами измерения давления, которые часто используются как взаимозаменяемые. Эти термины — датчики давления, датчики давления и датчики давления. Производители и поставщики этих устройств могут использовать один или несколько из этих терминов для описания своих продуктовых предложений. Как правило, основное различие между этими терминами связано с генерируемым электрическим выходным сигналом и выходным интерфейсом устройства.Имейте в виду, что у разных поставщиков есть различия в том, как классифицируются их устройства.

Один из способов понять разницу между датчиками давления и датчиками давления и датчиками давления состоит в том, что в датчики давления не встроена электроника, обеспечивающая формирование сигнала и усиленный выходной сигнал, в отличие от двух других.

Датчики давления, хотя и используются как общий термин для всех этих трех типов устройств, обычно вырабатывают выходной сигнал в милливольтах.Относительно низкое выходное напряжение в сочетании с потерями сопротивления, которые происходят с проводкой, подразумевает, что длина проводов должна быть небольшой, что ограничивает использование устройств примерно 10-20 футами от электроники, прежде чем возникнут слишком большие потери сигнала. Выходной сигнал будет пропорционален напряжению питания, используемому с датчиком. Так, например, датчик, который генерирует выходной сигнал 10 мВ / В, используемый с источником питания 5 В постоянного тока, будет производить выходной сигнал в диапазоне от 0 до 50 мВ по величине.Милливольтные выходы позволяют инженеру спроектировать преобразование сигнала в соответствии с требованиями приложения и помогают снизить как стоимость, так и размер корпуса датчика. Ограничения этих устройств заключаются в том, что необходимо использовать регулируемые источники питания, так как выходная мощность во всем диапазоне пропорциональна напряжению питания. Кроме того, низкий выходной сигнал означает, что эти устройства менее подходят для использования в электрически зашумленной среде. Иллюстрация полумостовой схемы с выходом в милливольтах показана на Рисунке 1 ниже.

Рисунок 1: Датчик давления тензодатчика с использованием моста Уитстона

Изображение предоставлено: https://www.avnet.com/wps/portal/abacus/solutions/technologies/sensors/pressure-sensors/output-signals

генерируют более высокий уровень выходного напряжения или частоты за счет наличия дополнительных встроенных возможностей усиления сигнала для повышения амплитуды выходного сигнала, скажем, до 5 В или 10 В, и частотного выхода до 1-6 кГц. Повышенная мощность сигнала позволяет использовать датчики давления на большем расстоянии от электроники, скажем, в 20 футах.Эти устройства используют более высокий уровень напряжения питания, например 8–28 В постоянного тока. Более высокое выходное напряжение снижает потребление тока, что позволяет использовать датчики давления в приложениях, где оборудование работает от батарей.

В то время как датчики давления и преобразователи давления генерируют выходной сигнал напряжения, датчики давления вырабатывают выходной ток с низким сопротивлением, обычно используемый в качестве аналоговых сигналов 4–20 мА в 2-проводной или 4-проводной конфигурации. Датчики давления обладают хорошей устойчивостью к электрическим помехам (EMI / RFI) и поэтому подходят для приложений, где необходимо передавать сигналы на большие расстояния.Эти устройства не требуют регулируемых источников питания, но более высокий выходной ток и потребляемая мощность делают их непригодными для приложений с батарейным питанием, когда устройства работают при полном или близком к нему давлении.

Для простоты в этой статье мы будем использовать общий термин датчики давления, а не делать четкие представления датчиков давления и датчиков давления.

Терминология по давлению

В этом разделе представлена ​​основная терминология, относящаяся к датчикам давления.

• Манометрическое давление — это измерение давления относительно давления окружающей среды. Типичным примером этого является использование манометра для измерения давления воздуха в автомобильной шине. Если манометр показывает 35 фунтов на квадратный дюйм, это означает, что давление в шине на 35 фунтов на квадратный дюйм выше местного давления окружающей среды.
• Абсолютное давление — это измерение, производимое относительно чистого вакуума, такого как космический вакуум. Этот тип измерения давления важен в аэрокосмической технике, поскольку давление воздуха изменяется с высотой.
• Дифференциальное давление — это измерение разницы давлений между двумя значениями давления, следовательно, измерение того, насколько они отличаются друг от друга, а не их величины относительно атмосферного давления или другого эталонного давления.
• Вакуумное давление — это измерение давления, значение которого находится в отрицательном направлении по отношению к атмосферному давлению.

На рисунке 2 ниже эти термины показаны на диаграмме, показывающей относительные отношения между ними.

Рисунок 2: Взаимосвязь различных измерений давления

Изображение предоставлено: https://www.engineeringtoolbox.com

Технологии измерения давления

Для измерения давления используются шесть технологий первичных датчиков давления. Это:

• Потенциометрические датчики давления
• Индуктивные датчики давления
• Датчики давления емкостные
• Пьезоэлектрические датчики давления
• Тензометрические датчики давления
• Датчики давления с переменным сопротивлением

Потенциометрические датчики давления используют трубку Бурдона, капсулу или сильфон, которые приводят в движение рычаг стеклоочистителя, обеспечивая относительно нормальные измерения давления.

используется линейный регулируемый дифференциальный трансформатор (LVDT) для изменения степени индуктивной связи между первичной и вторичной обмотками трансформатора.

используется диафрагма, которая отклоняется под действием приложенного давления, что приводит к изменению значения емкости, которая затем может быть откалибрована для получения показаний давления.

Пьезоэлектрические датчики давления основаны на способности таких материалов, как керамика или металлизированный кварц, генерировать электрический потенциал, когда материал подвергается механической нагрузке.

основаны на измерении изменения сопротивления, которое происходит в таком материале, как кремний, когда он подвергается механическому воздействию, известному как пьезорезистивный эффект.

Датчики давления с переменным сопротивлением используют диафрагму, которая находится в магнитной цепи. Когда к датчику прикладывается давление, отклонение диафрагмы вызывает изменение сопротивления контура, и это изменение можно измерить и использовать в качестве индикатора приложенного давления.

Типы датчиков давления

С помощью датчика давления можно проводить измерения давления для определения диапазона различных значений и различных типов давления в зависимости от того, выполняется ли измерение давления относительно атмосферы, условий вакуума или других эталонных уровней давления. Датчики давления — это инструменты, которые могут быть спроектированы и настроены для определения давления по этим переменным. Датчики абсолютного давления предназначены для измерения давления относительно вакуума, и они разработаны с эталонным вакуумом, заключенным внутри самого датчика.Эти датчики также могут измерять атмосферное давление. Точно так же датчик избыточного давления определяет значения, относящиеся к атмосферному давлению, и часть устройства обычно находится в условиях окружающей среды. Это устройство можно использовать для измерения артериального давления.

Важным аспектом промышленных процессов определения давления является сравнение нескольких уровней давления. Датчики перепада давления используются для этих приложений, которые могут быть сложными из-за наличия как минимум двух различных давлений на одной механической конструкции.Датчики перепада давления имеют относительно сложную конструкцию, поскольку они часто необходимы для измерения мельчайших перепадов давления при больших статических давлениях. Принципы трансдукции и механического измерения давления являются общими для большинства стандартных датчиков давления, независимо от их категории как приборы дифференциального, абсолютного или манометрического давления. Ниже мы рассмотрим наиболее распространенный тип датчиков давления.

Датчики барометра-анероид

Барометр-анероид состоит из полого металлического корпуса с гибкими поверхностями сверху и снизу.Каков принцип работы датчика атмосферного давления? Изменения атмосферного давления заставляют этот металлический корпус изменять форму, а механические рычаги усиливают деформацию, чтобы обеспечить более заметные результаты. Уровень деформации также можно повысить, изготовив датчик в сильфонной конструкции. Рычаги обычно прикреплены к циферблату со стрелкой, который переводит деформацию под давлением в масштабированные измерения или на барограф, который регистрирует изменение давления во времени. Датчики-анероидные барометры компактны и долговечны, в их работе не используется жидкость.Однако масса элементов измерения давления ограничивает скорость отклика устройства, что делает его менее эффективным для проектов измерения динамического давления.

Датчики манометра

Манометр — это датчик давления жидкости, имеющий относительно простую конструкцию и более высокий уровень точности, чем у большинства барометров-анероидов. Он выполняет измерения, регистрируя влияние давления на столб жидкости. Наиболее распространенной формой манометра является U-образная модель, в которой давление прикладывается к одной стороне трубки, вытесняя жидкость и вызывая падение уровня жидкости на одном конце и соответствующее повышение на другом.Уровень давления обозначается разницей в высоте между двумя концами трубки, и измерение производится по шкале, встроенной в устройство.

Точность считывания можно повысить, наклонив одну из ножек манометра. Также можно прикрепить резервуар для жидкости, чтобы сделать уменьшение высоты одной из ножек незначительным. Манометры могут быть эффективными в качестве манометрических датчиков, если одна ветвь U-образной трубки выходит в атмосферу, и они могут работать как дифференциальные датчики, когда давление прикладывается к обеим ногам.Однако они эффективны только в определенном диапазоне давления и, как и барометры-анероиды, имеют низкую скорость отклика, что неадекватно для измерения динамического давления.

Датчики давления с трубкой Бурдона

Хотя они работают в соответствии с теми же основными принципами, что и анероидные барометры, в трубках Бурдона вместо полой капсулы используется спиральный или С-образный чувствительный элемент. Один конец трубки Бурдона зафиксирован в соединении с давлением, а другой конец закрыт.Каждая трубка имеет эллиптическое поперечное сечение, которое заставляет трубку выпрямляться при приложении большего давления. Инструмент будет продолжать выпрямляться до тех пор, пока давление жидкости не сравняется с упругим сопротивлением трубки. По этой причине разные материалы трубок связаны с разными диапазонами давления. Зубчатый механизм прикреплен к закрытому концу трубки и перемещает указатель по шкале с градуировкой для получения показаний. Устройства с трубкой Бурдона обычно используются в качестве датчиков избыточного давления и дифференциальных датчиков, когда две трубки соединены с одним указателем.Как правило, спиральная трубка более компактна и обеспечивает более надежную работу, чем С-образный чувствительный элемент.

Вакуумные датчики давления

Давление вакуума ниже атмосферного, и его может быть сложно обнаружить механическими методами. Датчики Пирани обычно используются для измерений в диапазоне низкого вакуума. Эти датчики основаны на нагретом проводе, электрическое сопротивление которого зависит от температуры. Когда вакуумное давление увеличивается, конвекция уменьшается, а температура проволоки повышается.Электрическое сопротивление увеличивается пропорционально и калибруется по давлению, чтобы обеспечить эффективное измерение вакуума.

Ионные датчики или датчики с холодным катодом обычно используются для приложений с более высоким вакуумом. Эти инструменты основаны на нити накала, которая генерирует электронную эмиссию. Электроны переходят на сетку, где они могут сталкиваться с молекулами газа, тем самым вызывая их ионизацию. Устройство для сбора заряженных частиц притягивает заряженные ионы, и количество накапливаемых им ионов напрямую соответствует количеству молекул в вакууме, что обеспечивает точное считывание давления в вакууме.

Герметичные датчики давления

Герметичные датчики давления используются, когда необходимо получить измерение давления относительно эталонного значения (например, атмосферного давления на уровне моря), но когда невозможно открыть датчик непосредственно для этого эталонного давления. Например, на подводных транспортных средствах герметичный датчик давления может использоваться для определения глубины транспортного средства путем измерения давления окружающей среды и сравнения его с атмосферным давлением, имеющимся в герметичном устройстве.

Технические характеристики датчика давления

обычно имеют размер и характеристики по нескольким общим параметрам, которые показаны ниже. Обратите внимание, что спецификации для этих устройств могут отличаться от производителя к производителю, а также обратите внимание, что характеристики могут отличаться в зависимости от конкретного типа датчика давления, который поставляется. Базовое понимание этих спецификаций упростит процесс поиска или определения одного из этих датчиков.

• Тип датчика — отражает тип давления, на которое рассчитан датчик. Это может включать абсолютное давление, сложное давление, дифференциальное давление, манометрическое давление или вакуумное давление.
• Диапазон рабочего давления — обеспечивает диапазон давлений, в котором датчик может работать и генерировать выходной сигнал.
• Максимальное давление — абсолютное максимальное значение давления, при котором устройство может надежно работать без повреждения датчика.Превышение максимального давления может привести к отказу устройства или неточному выходному сигналу.
• Полная шкала — это разница между максимальным давлением, которое может измерять датчик, и нулевым давлением.
• Тип выхода — описывает общий характер характеристик выходного сигнала датчика давления. Примеры включают аналоговый ток, аналоговое напряжение, частоту или другие форматы.
• Выходной уровень — диапазон выходного сигнала, например 0-25 мВ, связанный с датчиком давления в пределах его рабочего диапазона.Для выходных электрических сигналов это обычно будет диапазон милливольт или вольт или диапазон выходного тока в миллиамперах.
• Точность — мера отклонения измерения между уровнем давления, определенным выходным сигналом датчика, и истинным значением давления. Точность часто выражается в виде диапазона единиц давления +/- (например, фунт / кв. Дюйм или миллибар) или ошибки +/- в процентах. Точность датчиков давления обычно определяется по прямой, наилучшим образом подходящей для значений выходных сигналов, по отношению к различным показаниям приложенного давления.
• Разрешение — представляет собой наименьшую разницу выходного сигнала, которую может различить датчик.
• Дрейф — мера постепенного изменения откалиброванного состояния датчика с течением времени.
• Напряжение питания — величина источника напряжения, необходимого для питания датчика давления, измеряется в вольтах, чаще всего выражается как допустимый диапазон входного напряжения.
• Диапазон рабочих температур — крайние значения температуры (высокие и низкие), при которых датчик рассчитан на надежную работу и выдачу выходного сигнала.

Применение датчиков давления

находят широкое применение в ряде рынков, включая медицину, общепромышленность, автомобилестроение, HVAC и энергетику, и это лишь некоторые из них. Важно понимать, что, хотя эти устройства измеряют давление, их можно использовать для выполнения других важных измерений, поскольку существует взаимосвязь между зарегистрированным давлением и значениями этих других параметров.

Некоторые примеры использования датчика давления приведены ниже:

• В автомобильных тормозных системах датчики давления могут использоваться для обнаружения неисправностей в гидравлических тормозах, которые могут повлиять на их работоспособность.
• В автомобильных двигателях используются датчики давления для оптимизации топливовоздушной смеси при изменении условий движения и для контроля уровня давления масла в работающем двигателе.
• Датчики давления в автомобилях могут использоваться для обнаружения столкновений и активации устройств безопасности, таких как подушки безопасности.
• В аппаратах ИВЛ датчики давления используются для контроля давления кислорода и для помощи в управлении смесью воздуха и кислорода, подаваемой пациенту.
• Гипербарические камеры используют датчики давления для отслеживания и контроля давления, применяемого в процессе лечения.
• Датчики давления используются в спирометрических устройствах, которые измеряют емкость легких пациентов.
• Автоматические системы доставки лекарств, которые вводят лекарство пациенту в виде жидкости для внутривенного вливания, используют датчики давления для доставки нужной дозы в нужное время суток.
• В системах HVAC датчики давления могут использоваться для контроля состояния воздушных фильтров. Поскольку фильтры забиваются твердыми частицами, перепад давления на фильтре возрастает и может быть обнаружен.
• Скорость воздушного потока можно контролировать с помощью датчиков давления, поскольку скорость воздушного потока пропорциональна разности давлений.
• В промышленных процессах датчики давления могут обнаруживать засорение фильтра в технологическом потоке, оценивая разницу между давлением на входе и выходе.
• Уровни жидкости в резервуаре можно эффективно контролировать с помощью датчиков давления, размещенных на дне резервуара. По мере того, как уровень жидкости в резервуаре уменьшается, давление напора (вызванное весом объема жидкости над датчиком) также уменьшается.Это измерение является прямым индикатором количества жидкости в резервуаре и не зависит от формы резервуара, а зависит только от высоты жидкости. Здесь датчики давления представляют собой альтернативу другим формам датчиков уровня жидкости.
• Улучшенное местоположение GPS обеспечивается датчиками давления. Измерение высоты может быть выполнено путем определения барометрического давления из-за взаимосвязи между барометрическим давлением и высотой в атмосфере.
• В высокоэффективных стиральных машинах могут использоваться датчики давления для определения объема воды, который следует добавить для очистки партии грязной одежды, тем самым максимально используя природные ресурсы.
• Датчики давления используются в носимых устройствах для наблюдения за пациентами и пожилыми людьми в условиях проживания с обслуживанием, определения того, когда могло произойти падение, и уведомления персонала или члена семьи. Измеряя небольшие изменения давления воздуха порядка 2 миллибар, эти датчики могут обнаруживать изменение высоты на расстоянии порядка 10 см.

Резюме

В этой статье представлен обзор датчиков давления, включая их описание, типы, основные характеристики и примеры применения.Для получения информации по другим темам обратитесь к нашим дополнительным руководствам или посетите платформу Thomas Supplier Discovery Platform, где вы можете найти потенциальные источники поставок для более чем 70 000 различных категорий продуктов и услуг.

Источники:

1. https://www.avnet.com/
2. https://www.variohm.com/news-media/technical-blog-archive/working-principle-of-a-pressure-sensor
3. https://www.hbm.com/
4. https://www.te.com/usa-en/products/sensors/pressure-sensors/pressure-transducers/pressure-sensor-vs-transducer-vs-transmitter.HTML
5. https://allsensors.com/applications/medical-pressure-sensor-applications
6. https://meritsensor.com/applications/

Датчики прочие изделия

Прочие «виды» статей

Больше от Instruments & Controls

Типы давления: абсолютное, манометрическое, дифференциальное

Абсолютное давление

Атмосферное давление

Перепад давления

Соответственно, для измерения перепада давления сначала два разных давления регистрируются в измерительном приборе. Только если измеренные значения отличаются друг от друга, будет отображаться перепад давления. К случаям, когда требуется измерить перепад давления, относятся, например, измерения и мониторинг уровня.

Избыточное давление (манометрическое давление)

Положительное избыточное давление упоминается, когда абсолютное давление выше атмосферного.В противном случае говорят о отрицательном избыточном давлении . Во избежание недоразумений термин «вакуум», ранее использовавшийся для обозначения этого избыточного давления с отрицательным знаком, больше не используется в качестве описания переменной. Однако этот термин все еще используется для описания состояния, например «Вакуумная камера» или «во впускном коллекторе существует разрежение». Точно так же, когда есть словосочетания с избыточным давлением, часть «сверх» опускается, если соответствующая переменная четко определена как избыточное давление, например.грамм. артериальное давление или давление в шинах.

Индексы символов формулы «abs», «amb» и «e» четко определяют исходную точку соответствующего давления. Они прикрепляются только к букве p в формуле, но не к символам единиц измерения.

Приборы для измерения давления в самолетах | Авиационные системы

Давление — это сравнение двух сил. Абсолютное давление существует, когда сила сравнивается с полным вакуумом, или когда давление абсолютно отсутствует. Абсолютное давление необходимо определять, потому что воздух в атмосфере всегда оказывает давление на все.Даже когда кажется, что давление отсутствует, например, когда воздушный шар спущен, атмосферное давление внутри и снаружи воздушного шара все еще существует. Чтобы измерить это атмосферное давление, необходимо сравнить его с полным отсутствием давления, например, в вакууме. Многие авиационные приборы используют значения абсолютного давления, такие как высотомер, индикатор скорости набора высоты и манометр в коллекторе. Как уже говорилось, обычно это делается с помощью анероида.

Самый распространенный тип измерения давления — это манометрическое давление.Это разница между измеряемым давлением и атмосферным давлением. Следовательно, манометрическое давление внутри спущенного баллона, упомянутого выше, составляет 0 фунтов на квадратный дюйм (psi). Избыточное давление легко измерить, и его можно получить, игнорируя тот факт, что атмосфера всегда оказывает давление на все. Например, шина заполняется воздухом до 32 фунтов на квадратный дюйм на уровне моря и проверяется манометром на 32 фунта на квадратный дюйм, что является манометрическим давлением. Давление воздуха на внешнюю сторону шины приблизительно 14,7 фунтов на квадратный дюйм игнорируется.Абсолютное давление в шине составляет 32 фунта на квадратный дюйм плюс 14,7 фунта на квадратный дюйм, необходимого для уравновешивания 14,7 фунта на квадратный дюйм на внешней стороне шины. Таким образом, абсолютное давление в шине составляет примерно 46,7 фунтов на квадратный дюйм. Если та же самая шина накачана до 32 фунтов на квадратный дюйм в месте на высоте 10 000 футов над уровнем моря, давление воздуха снаружи шины будет только примерно 10 фунтов на квадратный дюйм из-за более тонкой атмосферы. Давление внутри шины, необходимое для балансировки, составит 32 фунта на квадратный дюйм плюс 10 фунтов на квадратный дюйм, в результате чего абсолютное давление в шине составит 42 фунта на квадратный дюйм.Таким образом, одна и та же шина с одинаковым уровнем накачивания и эксплуатационными характеристиками имеет разные значения абсолютного давления. Однако манометрическое давление остается прежним, что означает, что шины накачаны одинаково. В этом случае манометрическое давление более полезно для информирования нас о состоянии шины.

Измерения избыточного давления просты и широко используются. Они устраняют необходимость измерения переменного атмосферного давления для индикации или отслеживания конкретной ситуации с давлением. Следует принять манометрическое давление, если не указано иное, или если измерение давления не относится к типу, который, как известно, требует абсолютного давления.

Во многих случаях в авиации желательно сравнить давление двух различных элементов, чтобы получить полезную информацию для эксплуатации самолета. Когда два давления сравниваются в манометре, измерение называется перепадом давления, а манометр — манометром перепада давления. Индикатор воздушной скорости самолета — это манометр дифференциального давления. Он сравнивает давление окружающего воздуха с давлением набегающего воздуха, чтобы определить, насколько быстро самолет движется по воздуху. Датчик степени давления в двигателе турбины (EPR) также является манометром дифференциального давления.Он сравнивает давление на входе в двигатель с давлением на выходе, чтобы указать тягу, развиваемую двигателем.

В авиации также широко используется давление, известное как стандартное давление. Стандартное давление относится к установленному или стандартному значению, которое было создано для атмосферного давления. Это стандартное значение давления составляет 29,92 дюйма ртутного столба («Hg)», 1013,2 гектопаскалей (гПа) или 14,7 фунтов на кв. Дюйм. Это часть установленного стандартного дня, который включает стандартную температуру 15 ° C на уровне моря.Определенные стандартные дневные значения также установлены для плотности, объема и вязкости воздуха. Все эти значения являются усредненными, поскольку атмосфера постоянно колеблется. Они используются инженерами при проектировании инструментальных систем и иногда используются техническими специалистами и пилотами. Часто использование стандартного значения атмосферного давления более желательно, чем использование фактического значения. Например, на высоте 18 000 футов и выше все самолеты используют 29,92 дюйма ртутного столба в качестве эталонного давления для своих приборов, чтобы указать высоту.Это приводит к тому, что показания высоты во всех кабинах идентичны. Поэтому созданы точные средства для поддержания вертикального эшелонирования самолетов, летящих на таких больших высотах.

Самым важным инструментом, используемым пилотом для определения состояния двигателя, является манометр моторного масла. [Рис. 5] Давление масла обычно указывается в фунтах на квадратный дюйм. Нормальный рабочий диапазон обычно представлен зеленой дугой на круглом датчике. Для получения точного допустимого рабочего диапазона обратитесь к данным производителя по эксплуатации и техническому обслуживанию.В поршневых и газотурбинных двигателях масло используется для смазки и охлаждения поверхностей подшипников, где детали вращаются или скользят друг относительно друга на высоких скоростях. Утечка масла под давлением в эти области быстро вызовет чрезмерное трение и перегрев, что приведет к катастрофическому отказу двигателя. Как уже упоминалось, в самолетах, использующих аналоговые приборы, часто используются манометры с прямой трубкой Бурдона. На рис. 5 показана лицевая панель типичного манометра этого типа. Цифровые приборные системы используют аналоговый или цифровой дистанционный датчик давления масла, который отправляет выходные данные в компьютер, управляя отображением значения (значений) давления масла на экранах дисплея кабины самолета.Давление масла может отображаться в виде кругового или линейного манометра и даже может включать числовое значение на экране. Часто давление масла группируется с отображением других параметров двигателя на той же странице или части страницы на дисплее. На рисунке 6 показана эта группировка на цифровой системе индикации приборов Garmin G1000 для самолетов авиации общего назначения.

Давление в коллекторе

В самолетах с поршневым двигателем манометр в коллекторе показывает давление воздуха во впускном коллекторе двигателя.Это показатель мощности, развиваемой двигателем. Чем выше давление топливовоздушной смеси, поступающей в двигатель, тем большую мощность он может производить. Для двигателей без наддува это означает, что показание давления, близкого к атмосферному, является максимальным. Двигатели с турбонаддувом или наддувом создают давление в воздухе, смешанном с топливом, поэтому показания полной мощности выше атмосферного.

Большинство манометров в коллекторе калибруются в дюймах ртутного столба, хотя на цифровых дисплеях может быть предусмотрена возможность отображения в другом масштабе.Типичный аналоговый датчик использует анероид, описанный выше. Когда атмосферное давление действует на анероид внутри манометра, подключенный указатель показывает текущее давление воздуха. Линия, идущая от впускного коллектора к манометру, показывает давление воздуха впускного коллектора на анероид, поэтому манометр показывает абсолютное давление во впускном коллекторе. Аналоговый манометр в коллекторе и его внутреннее устройство показаны на рисунке 7. Цифровое представление давления в коллекторе находится в верхней части приборов двигателя, отображаемых на многофункциональном дисплее Garmin G1000 на рисунке 6.Руководство по эксплуатации самолета содержит данные по управлению давлением в коллекторе в зависимости от расхода топлива и шага винта, а также для достижения различных характеристик характеристик на разных этапах разгона и полета.

Коэффициент давления двигателя (EPR)

Турбинные двигатели имеют собственный индикатор давления, который показывает мощность, развиваемую двигателем.Он называется индикатором степени сжатия двигателя (EPR) (датчик EPR). Этот манометр сравнивает общее давление выхлопных газов с давлением набегающего воздуха на входе в двигатель. С поправками на температуру, высоту и другие факторы, датчик EPR показывает тягу, развиваемую двигателем. Поскольку манометр EPR сравнивает два давления, это манометр дифференциального давления. Это прибор дистанционного зондирования, который получает входные данные от передатчика соотношения давлений в двигателе или, на дисплеях цифровых приборных систем, от компьютера.Датчик отношения давлений содержит сильфон, который сравнивает два давления и преобразует соотношение в электрический сигнал, используемый манометром для индикации. [Рисунок 8]

Давление топлива

Манометры давления топлива также предоставляют пилоту важную информацию.Обычно топливо откачивается из различных топливных баков самолета для использования его двигателями. Неисправный топливный насос или бак, который был опорожнен сверх точки, при которой в насос поступает достаточно топлива для поддержания желаемого выходного давления, — это состояние, требующее немедленного внимания пилота. Хотя существуют манометры прямого измерения давления топлива с использованием трубок Бурдона, диафрагм и устройств измерения сильфона, особенно нежелательно прокладывать топливопровод в кабину из-за возможности возгорания в случае возникновения утечки.Следовательно, предпочтительная компоновка состоит в том, чтобы любой используемый чувствительный механизм был частью передающего устройства, которое использует электричество для отправки сигнала на индикатор в кабине экипажа. Иногда вместо манометров используются показания, контролирующие расход топлива.

Гидравлическое давление

Многие другие датчики давления используются на сложных самолетах для индикации состояния различных вспомогательных систем, которых нет на простых легких самолетах. Гидравлические системы обычно используются для подъема и опускания шасси, управления полетом, включения тормозов и многого другого.Достаточное давление в гидравлической системе, создаваемое гидравлическим насосом (насосами), необходимо для нормальной работы гидравлических устройств. Манометры гидравлического давления часто располагаются в кабине пилотов и в точках обслуживания гидравлической системы на планере или рядом с ними. Дистанционно расположенные индикаторы, используемые обслуживающим персоналом, почти всегда напрямую считывают показания датчиков типа трубки Бурдона. Манометры в кабине обычно имеют давление в системе, передаваемое от датчиков или компьютеров электрически для индикации. На рисунке 9 показан датчик гидравлического давления в гидравлической системе высокого давления самолета.

Гироскопический манометр, вакуумметр или манометр — все это термины для одного и того же манометра, используемого для контроля вакуума, создаваемого в системе, которая приводит в действие гироскопические летные приборы с пневматическим приводом.Воздух проходит через инструменты, заставляя гироскопы вращаться. Скорость вращения гироскопа должна быть в определенном диапазоне для правильной работы. Эта скорость напрямую связана с давлением всасывания, которое создается в системе. Датчик всасывания чрезвычайно важен в самолетах, полагающихся исключительно на гироскопические летные приборы с вакуумным приводом.

Вакуум — это показатель перепада давления, означающий, что измеряемое давление сравнивается с атмосферным давлением с помощью герметичной диафрагмы или капсулы.Датчик откалиброван в дюймах ртутного столба. Он показывает, насколько меньше давление в системе, чем в атмосфере.

Реле давления

В авиации часто бывает достаточно просто контролировать, является ли давление, создаваемое определенной операционной системой, слишком высоким или слишком низким, чтобы можно было принять меры в случае возникновения одного из этих условий. Это часто достигается с помощью реле давления. Реле давления — это простое устройство, обычно предназначенное для размыкания или замыкания электрической цепи при достижении в системе определенного давления.Он может быть изготовлен таким образом, чтобы электрическая цепь была нормально разомкнутой и могла затем закрываться при обнаружении определенного давления, или цепь могла быть замкнута, а затем разомкнута при достижении давления активации.

Реле давления содержат диафрагму, к которой с одной стороны прикладывается измеряемое давление. Противоположная сторона диафрагмы соединена с механическим механизмом переключения электрической цепи. Небольшие колебания или повышение давления на диафрагму перемещают диафрагму, но не настолько, чтобы переключить переключатель.Только когда давление достигает или превышает предварительно установленный уровень, предусмотренный в конструкции переключателя, диафрагма перемещается достаточно далеко, чтобы механическое устройство на противоположной стороне замкнуло контакты переключателя и замкнуло цепь. [Рис. 10] Каждый переключатель рассчитан на включение (или отключение) при определенном давлении, и его следует устанавливать только в надлежащем месте.

Реле индикации низкого давления масла — типичный пример использования реле давления. Он установлен в двигателе, поэтому масло под давлением может попадать на диафрагму переключателя.После запуска двигателя давление масла увеличивается, и давление на диафрагму является достаточным для удержания контактов переключателя в разомкнутом состоянии. Таким образом, ток не течет по цепи, и в кабине не отображается индикация низкого давления масла. В случае падения давления масла давление на диафрагму становится недостаточным для удержания переключаемых контактов в разомкнутом состоянии. Когда контакты замыкаются, они замыкают цепь на индикатор низкого давления масла, обычно световой, чтобы предупредить пилота о ситуации.

Манометры для различных компонентов или систем работают аналогично указанным выше. Какое-то чувствительное устройство, подходящее для измеряемого или контролируемого давления, сочетается с системой индикации. При необходимости в систему устанавливают реле давления с надлежащим номиналом и подключают к цепи индикации.

Пито-Статик Системс

Некоторые из наиболее важных летных приборов получают свои показания при измерении давления воздуха.Сбор и распределение различных давлений воздуха для пилотажных приборов является функцией статической системы Пито.

Трубки Пито и вентиляционные каналы

На простом самолете он может состоять из головки статической системы Пито или трубки Пито с отверстиями для ударного и статического давления воздуха и герметичной трубки, соединяющей эти точки измерения давления воздуха с приборами, для показаний которых требуется воздух. Высотомер, индикатор воздушной скорости и индикатор вертикальной скорости — три наиболее распространенных прибора для измерения статики Пито.На рисунке 11 показана простая система статики Пито, подключенная к этим трем приборам.

Трубка Пито показана на рис. 12. Она открыта и обращена в воздушный поток, чтобы воспринимать всю силу ударного давления воздуха при движении самолета вперед. Этот воздух проходит через перегородку, предназначенную для защиты системы от попадания влаги и грязи в трубку.Под перегородкой предусмотрено сливное отверстие, через которое выходит влага. Набегающий воздух направляется назад в камеру акульего плавника узла. Вертикальная труба или стояк выводит этот сжатый воздух из узла Пито к индикатору воздушной скорости.

Большинство самолетов, оснащенных статической трубкой Пито, имеют альтернативный источник статического давления воздуха, предназначенный для аварийного использования. Пилот может выбрать запасной вариант с помощью переключателя в кабине, если окажется, что летные приборы не дают точных показаний.На низколетящих самолетах без давления альтернативным источником статического электричества может быть просто воздух из кабины. [Рис. 14] На воздушном судне с избыточным давлением давление воздуха в салоне может значительно отличаться от давления наружного окружающего воздуха. При использовании в качестве альтернативного источника статического воздуха показания прибора будут крайне неточными. В этом случае используются несколько статических точек захвата вентиляции. Все они расположены снаружи самолета и подключены к водопроводу, чтобы пилот мог выбрать, из какого источника воздух направляется к приборам.На электронных индикаторах полета выбирается, какой источник используется компьютером или летным экипажем.

Другой тип статической системы Пито предусматривает расположение источников Пито и статического электричества в разных местах на летательном аппарате. Трубка Пито в этом устройстве используется только для сбора давления набегающего воздуха.Отдельные вентиляционные отверстия для статического давления используются для сбора информации о статическом давлении воздуха. Обычно они располагаются заподлицо сбоку фюзеляжа. [Рис. 15] Может быть два или более вентиляционных отверстия. Типичны первичный и запасной источники вентиляции, а также отдельные специальные вентиляционные отверстия для приборов пилота и старшего помощника. Кроме того, два основных вентиляционных отверстия могут быть расположены на противоположных сторонах фюзеляжа и соединены Y-образной трубкой для ввода в приборы. Это сделано для компенсации любых колебаний статического давления воздуха на вентиляционные отверстия из-за положения самолета.Независимо от количества и расположения отдельных статических отверстий, они могут быть нагреты, а также отдельного набегающего потока воздуха трубки Пито для предотвращения обледенения.

Компьютеры с воздушными данными (ADC) и цифровые компьютеры с воздушными данными (DADC)

Пито-статические системы самолетов с высокими характеристиками и реактивного транспорта могут быть более сложными. Эти самолеты часто работают на большой высоте, где температура окружающей среды может превышать 50 ° F ниже нуля.Сжимаемость воздуха также изменяется на высоких скоростях и на больших высотах. Воздушный поток вокруг фюзеляжа изменяется, что затрудняет получение постоянного статического давления. Пилот должен учесть все факторы температуры и плотности воздуха, чтобы получить точные показания приборов. В то время как многие аналоговые приборы имеют встроенные компенсирующие устройства, использование компьютера данных о воздушной среде (АЦП) обычно для этих целей на высокопроизводительных самолетах. Кроме того, в современных самолетах используются компьютеры цифровых данных о воздухе (DADC).Преобразование измеренных значений давления воздуха в цифровые значения упрощает управление ими с помощью компьютера для вывода точной информации, которая компенсирует многие встречающиеся переменные. [Рисунок 17]

По сути, все значения давления и температуры, измеренные датчиками, передаются в АЦП.Аналоговые устройства используют преобразователи для преобразования их в электрические значения и манипулирования ими в различных модулях, содержащих схемы, предназначенные для обеспечения надлежащей компенсации для использования различными приборами и системами. DADC обычно получает данные в цифровом формате. Системы, не имеющие выходов цифровых датчиков, сначала преобразуют входные сигналы в цифровые сигналы с помощью аналого-цифрового преобразователя. Преобразование может происходить внутри компьютера или в отдельном блоке, предназначенном для этой функции. Затем все вычисления и компенсации производятся компьютером в цифровом виде.Выходы ADC являются электрическими для привода серводвигателей или для использования в качестве входов в системах наддува, блоках управления полетом и других системах. Выходы DADC распределяются по этим же системам и дисплею в кабине с помощью цифровой шины данных.

Использование АЦП дает множество преимуществ. Упрощение пито-статических водопроводных линий создает более легкую и простую систему с меньшим количеством соединений, поэтому она менее подвержена утечкам и ее легче обслуживать. Вычисления разовой компенсации могут выполняться внутри компьютера, что устраняет необходимость встраивать компенсирующие устройства в многочисленные отдельные приборы или блоки систем с использованием данных по воздуху.DADC могут выполнять ряд проверок для проверки достоверности данных, полученных из любого источника на борту самолета. Таким образом, экипаж может быть автоматически предупрежден о необычном параметре. Переход к альтернативному источнику данных также может быть автоматическим, чтобы обеспечить постоянную точность работы кабины экипажа и систем. В целом полупроводниковая технология более надежна, а современные устройства имеют небольшие размеры и вес. На рисунке 18 схематически показано, как DADC подключается к пито-статической и другим системам самолета.

Пито-статические приборы для измерения давления

Основные летные приборы напрямую подключены к системе пито-статики на многих самолетах. Аналоговые летные приборы в основном используют механические средства для измерения и индикации различных параметров полета.Цифровые системы летных приборов используют электричество и электронику для того же. Обсуждение основных приборов для измерения статики Пито начинается с аналоговых приборов, к которым добавляется дополнительная информация о современных цифровых приборах.

Высотомеры и высота

Высотомер — это прибор, который используется для обозначения высоты самолета над заданным уровнем, например, над уровнем моря или местности под самолетом. Самый распространенный способ измерения этого расстояния основан на открытиях, сделанных учеными много веков назад.Работа семнадцатого века, доказывающая, что воздух в атмосфере оказывает давление на вещи вокруг нас, привела Евангелисту Торричелли к изобретению барометра. В том же веке, используя концепцию этого первого прибора для измерения атмосферного давления, Блез Паскаль смог показать, что существует взаимосвязь между высотой и атмосферным давлением. По мере увеличения высоты давление воздуха уменьшается. Степень его уменьшения измерима и постоянна для любого заданного изменения высоты. Следовательно, измеряя атмосферное давление, можно определить высоту.[Рисунок 19]

Циферблат аналогового высотомера читается так же, как часы.Когда самый длинный указатель перемещается по циферблату, он регистрирует высоту в сотнях футов. Один полный оборот этой стрелки указывает на высоту 1000 футов. Вторая по длине точка движется медленнее. Каждый раз, когда он достигает цифры, он показывает высоту 1000 футов. Один раз вокруг циферблата этот указатель равен 10 000 футов. Когда самая длинная стрелка полностью проходит вокруг циферблата один раз, вторая по длине точка перемещается только на расстояние между двумя цифрами, что указывает на достижение высоты в 1000 футов.Если таковой оборудован, третий, самый короткий или самый тонкий указатель регистрирует высоту с шагом 10 000 футов. Когда этот указатель достигает цифры, это означает, что была достигнута высота 10 000 футов. Иногда на циферблате инструмента отображается черно-белая или красно-белая заштрихованная область до тех пор, пока не будет достигнута отметка в 10 000 футов. [Рисунок 21]

Многие высотомеры также содержат связи, которые вращают числовой счетчик в дополнение к перемещению указателей по циферблату.Это окно быстрой справки позволяет пилоту просто считывать числовую высоту в футах. Движение вращающихся цифр или счетчика барабанного типа во время быстрого набора высоты или спуска затрудняет или делает невозможным считывание чисел. Затем можно обратиться к классической индикации в виде часов. На рис. 22 показано устройство этого типа механического цифрового дисплея барометрической высоты.

Температура также влияет на точность высотомера. Анероидные диафрагмы, используемые в высотомерах, обычно изготавливаются из металла. Их эластичность меняется при изменении температуры.Это может привести к ложным показаниям, особенно на большой высоте, когда окружающий воздух очень холодный. Биметаллическое компенсирующее устройство встроено во многие чувствительные высотомеры для корректировки изменяющейся температуры. На рисунке 22 показано одно из таких устройств на барабанном высотомере.

Температура также влияет на плотность воздуха, что сильно влияет на летно-технические характеристики самолета. Хотя это не приводит к ошибочным показаниям высотомера, летные экипажи должны знать, что рабочие характеристики меняются с изменениями температуры в атмосфере.Термин «высота по плотности» описывает высоту с поправкой на нестандартную температуру. Таким образом, высота по плотности — это стандартная дневная высота (барометрическая высота), на которой летательный аппарат будет иметь такие же характеристики, как и в нестандартный день, наблюдаемый в настоящее время. Например, в очень холодный день воздух более плотный, чем в стандартный день, поэтому самолет ведет себя так, как будто он находится на меньшей высоте. Высота плотности в этот день ниже. В очень жаркий день верно обратное, и самолет ведет себя так, как если бы он находился на большей высоте, где воздух менее плотный.Высота плотности в этот день выше.

Были созданы коэффициенты пересчета и диаграммы, чтобы пилоты могли рассчитать высоту по плотности в любой конкретный день. Также можно учитывать нестандартное давление воздуха из-за погодных условий и влажности. Таким образом, хотя влияние температуры на летно-технические характеристики воздушного судна не приводит к ложному показанию высотомера, показание высотомера может вводить в заблуждение с точки зрения летно-технических характеристик воздушного судна, если эти эффекты не принимаются во внимание. [Рисунок 25]

Другие факторы могут вызвать неточные показания высотомера. Ошибка шкалы — это механическая ошибка, из-за которой шкала прибора не выровнена, поэтому стрелки высотомера показывают правильно. Периодические испытания и настройки, проводимые обученными специалистами с использованием откалиброванного оборудования, позволяют свести к минимуму погрешность шкалы.

Высотомер давления подключен к системе пито-статики и должен получать точные данные о давлении окружающего воздуха, чтобы указывать правильную высоту.Ошибка положения или ошибка установки — это неточность, вызванная расположением статического вентиляционного отверстия, которое питает высотомер. Несмотря на то, что прилагаются все усилия, чтобы разместить статические вентиляционные отверстия в невозмущенном воздухе, воздушный поток над корпусом меняется в зависимости от скорости и положения самолета. Величина этой ошибки измерения давления воздуха измеряется в испытательных полетах, и таблица поправок, показывающая отклонения, может быть включена в высотомер для использования пилотом. Обычно во время этих испытательных полетов положение вентиляционных отверстий регулируется так, чтобы погрешность положения была минимальной.[Рис. 26] Ошибка определения местоположения может быть устранена АЦП в современных самолетах, поэтому пилоту не нужно беспокоиться об этой неточности.

Статические утечки в системе могут повлиять на статический вход воздуха в высотомер или АЦП, что приведет к неточным показаниям высотомера.По этой причине статическое обслуживание системы включает проверки на герметичность каждые 24 месяца, независимо от того, было ли замечено какое-либо несоответствие. Дополнительную информацию об этой обязательной проверке см. В разделе «Техническое обслуживание прибора» в конце этой главы. Также следует понимать, что аналоговые механические высотомеры — это механические устройства, которые часто находятся во враждебной среде. Значительные колебания диапазона вибрации и температуры, с которыми сталкиваются приборы и статическая система Пито (т.е., трубные соединения и фитинги) иногда могут вызвать повреждение или утечку, что приведет к неисправности прибора. Правильный уход при установке — лучшая профилактика. Периодические проверки и испытания также могут гарантировать целостность.

Механическая природа диафрагменного устройства измерения давления аналогового высотомера имеет ограничения. Сама диафрагма эластична только при изменении статического давления воздуха. Гистерезис — это термин, означающий, что материал, из которого сделана диафрагма, выдерживает нагрузку в течение длительных периодов горизонтального полета.Если за этим следует резкое изменение высоты, индикация запаздывает или медленно реагирует, расширяясь или сужаясь во время быстрого изменения высоты. Хотя это временное ограничение, оно вызывает неточное указание высоты.

Следует отметить, что многие современные высотомеры созданы для интеграции в системы управления полетом, автопилоты и системы контроля высоты, такие как те, которые используются УВД. Базовая операция измерения давления у этих высотомеров такая же, но добавлены средства для передачи информации.

Индикатор вертикальной скорости

Аналоговый индикатор вертикальной скорости (VSI) может также называться индикатором вертикальной скорости (VVI) или индикатором скорости набора высоты. Это дифференциальный манометр прямого считывания, который сравнивает статическое давление статической системы самолета, направленной в диафрагму, со статическим давлением вокруг диафрагмы в корпусе прибора. Воздух может беспрепятственно входить и выходить из диафрагмы, но он может входить и выходить из корпуса через калиброванное отверстие.Стрелка, прикрепленная к диафрагме, показывает нулевую вертикальную скорость, когда давление внутри и снаружи диафрагмы одинаково. Циферблат обычно имеет градуировку в 100 футов в минуту. Винт или ручка регулировки нуля на лицевой стороне прибора используется для точного центрирования указателя на нуле, когда дрон находится на земле. [Рисунок 27]

Когда самолет набирает высоту, неограниченное давление воздуха в диафрагме снижается, поскольку воздух становится менее плотным.Давление воздуха в корпусе вокруг диафрагмы снижается медленнее, и ему приходится проходить через ограничение, создаваемое отверстием. Это вызывает неравномерное давление внутри и снаружи диафрагмы, что, в свою очередь, приводит к небольшому сжатию диафрагмы, а стрелка указывает на подъем. Для самолета при снижении этот процесс работает в обратном порядке. Если поддерживается устойчивый набор высоты или спуска, устанавливается постоянный перепад давления между диафрагмой и давлением в корпусе вокруг нее, что приводит к точной индикации скорости набора высоты с помощью градуировки на лицевой стороне прибора.[Рисунок 28]

В планерах и самолетах легче воздуха часто используется вариометр.Это дифференциальный VSI, который сравнивает статическое давление с известным давлением. Он очень чувствителен и дает мгновенную индикацию. Он использует вращающуюся лопасть с прикрепленным к ней указателем. Лопасть разделяет две камеры. Один подключен к статическому вентиляционному отверстию самолета или открыт для атмосферы. Другой соединен с небольшим резервуаром внутри прибора, который наполняется до известного давления. По мере увеличения статического давления воздуха давление в статической воздушной камере увеличивается и прижимается к лопасти.Это поворачивает лопасть и указатель, указывая на спуск, поскольку статическое давление теперь превышает установленное значение в камере с пластовым давлением. Во время набора высоты пластовое давление больше статического; лопасть толкается в противоположном направлении, в результате чего стрелка вращается и указывает подъем. [Рисунок 30]

Индикация скорости набора высоты в системе приборов с цифровым отображением рассчитывается по статическому входному потоку воздуха в АЦП. Анероид или твердотельный датчик давления непрерывно реагирует на изменения статического давления. Цифровые часы в компьютере заменяют калиброванное отверстие в аналоговом приборе.При изменении статического давления часы компьютера можно использовать для определения скорости изменения. Используя известное преобразование градиента атмосферного давления при увеличении или уменьшении высоты, можно рассчитать показатель набора высоты или спуска в футах в минуту и ​​отправить его в кабину. Вертикальная скорость часто отображается рядом с информацией высотомера на основном индикаторе полета. [Рисунок 23]

Индикаторы скорости

Индикатор воздушной скорости — еще один основной полетный прибор, который также является манометром дифференциального давления.Давление воздуха в баллоне из трубки Пито самолета направляется в диафрагму в корпусе аналогового прибора для измерения воздушной скорости. Статическое давление воздуха от статических вентиляционных отверстий самолета направляется в кожух, окружающий диафрагму. При изменении скорости самолета давление набегающего воздуха изменяется, расширяя или сжимая диафрагму. Связь, прикрепленная к диафрагме, заставляет указатель перемещаться по лицевой стороне инструмента, которая калибруется в узлах или милях в час (миль в час). [Рисунок 31]

Соотношение между давлением набегающего воздуха и статическим давлением воздуха дает индикацию, известную как указанная воздушная скорость. Как и в случае с высотомером, существуют и другие факторы, которые необходимо учитывать при измерении воздушной скорости на всех этапах полета. Это может привести к неточным показаниям или показаниям, которые бесполезны для пилота в конкретной ситуации.В аналоговых индикаторах воздушной скорости эти факторы часто компенсируются оригинальными механизмами внутри корпуса и на циферблате прибора. Цифровые летные приборы могут выполнять вычисления в АЦП, чтобы отображалась желаемая точная индикация.

Хотя соотношение между давлением набегающего воздуха и статическим давлением воздуха является основой для большинства показателей воздушной скорости, оно может быть более точным. Калиброванная воздушная скорость учитывает ошибки, связанные с ошибкой положения статических датчиков Пито.Он также корректирует нелинейный характер перепада статического давления Пито, когда он отображается на линейной шкале. Аналоговые индикаторы воздушной скорости поставляются с таблицей коррекции, которая позволяет сопоставить указанную воздушную скорость с калиброванной воздушной скоростью для различных условий полета. Эти различия обычно очень малы и часто игнорируются. В цифровых приборах эти корректировки выполняются в АЦП.

Что еще более важно, указанная воздушная скорость не учитывает перепады температуры и давления воздуха, необходимые для определения истинной воздушной скорости.Эти факторы сильно влияют на индикацию воздушной скорости. Таким образом, истинная воздушная скорость будет такой же, как указанная при стандартных дневных условиях. Но когда температура воздуха или давление изменяется, зависимость между давлением набегающего воздуха и статическим давлением изменяет. Аналоговые приборы для измерения воздушной скорости часто включают в себя биметаллические устройства для компенсации температуры, которые могут изменять движение связи между диафрагмой и движением стрелки. Внутри корпуса индикатора воздушной скорости может быть анероид, который может компенсировать нестандартные давления.В качестве альтернативы существуют индикаторы истинной воздушной скорости, которые позволяют пилоту устанавливать переменные температуры и давления вручную с помощью внешних регуляторов на шкале прибора. Ручки вращают циферблат и внутренние рычаги для отображения индикации, которая компенсирует нестандартные температуру и давление, что приводит к отображению истинной воздушной скорости. [Рисунок 32]

Система пилотажных приборов
выполняет все расчеты истинной воздушной скорости в ADC.Воздух набегающего потока из трубки Пито и статический воздух из вентиляционных отверстий для статического электричества проходят в чувствительную часть компьютера. Также вводится информация о температуре. Этой информацией можно манипулировать и выполнять вычисления, так что истинное значение воздушной скорости может быть отправлено в цифровом виде в кабину для отображения.

Сложности сохраняются при рассмотрении показаний воздушной скорости и эксплуатационных ограничений. Очень важно не допускать, чтобы высокоскоростные летательные аппараты летели со скоростью, превышающей скорость звука, если они не предназначены для этого.Даже когда самолет приближается к скорости звука, определенные части планера могут испытывать потоки воздуха, превышающие ее. Проблема заключается в том, что могут возникать ударные волны, близкие к скорости звука, которые могут повлиять на управление полетом и, в некоторых случаях, могут буквально разорвать самолет на части, если он не предназначен для сверхзвукового воздушного потока. Еще одна сложность заключается в том, что скорость звука изменяется с высотой и температурой. Таким образом, безопасная истинная воздушная скорость на уровне моря может подвергнуть самолет опасности на высоте из-за более низкой скорости звука.[Рисунок 33]

Чтобы обезопасить себя от этих опасностей, пилоты внимательно следят за воздушной скоростью. Максимально допустимая скорость устанавливается для самолета при сертификационных летных испытаниях. Эта скорость называется критическим числом Маха или Макритом. Мах — это термин, обозначающий скорость звука. Критическое число Маха выражается десятичной дробью от числа Маха, например 0.8 Мах. Это означает 8⁄10 скорости звука, независимо от того, какова фактическая скорость звука на любой конкретной высоте.

СВЯЗАННЫЕ ЗАПИСИ
Введение и классификация приборов
Дистанционное зондирование и индикация
Механические индикаторы движения
Приборы для измерения температуры
Приборы для указания направления

| Инженерное дело360

Приборы для измерения давления используются для измерения, мониторинга, записи, передачи или контроля давления.Есть несколько типов устройств. Регистраторы используются для измерения значений или накопления итогов. Контроллеры используются для регулирования положительного или отрицательного (вакуумного) давления. Они получают входные сигналы датчиков, обеспечивают функции управления и выдают управляющие сигналы. Приборы для измерения давления в сборе — это автономные устройства, которые обеспечивают вывод, например, дисплей. Аналоговые измерители используют простой визуальный индикатор, например, стрелку. Цифровые дисплеи отображают числовые значения или значения, зависящие от приложения. Также доступны электронно-лучевые трубки (ЭЛТ), жидкокристаллические дисплеи (ЖКД) и другие многострочные дисплеи.Некоторые приборы для измерения давления подходят для измерения давления жидкостей или газов. Другие рассчитаны на работу в опасных условиях. При импорте необходимо учитывать диапазон рабочего давления, точность, диапазон вакуума и рабочую температуру. Обычно доступны температурные выходы, температурная компенсация, выходы отрицательного давления, индикаторы аварийных сигналов и транзисторно-транзисторные логические (TTL) переключатели.

Сенсорные технологии

В приборах давления используется множество различных сенсорных технологий.Механические отклоняющие устройства, такие как диафрагмы, трубки Бурдона или сильфон, состоят из упругого или гибкого элемента, который механически отклоняется при изменении давления. Также доступны герметичные поршни или цилиндры. Тензодатчики прикреплены к более крупной конструкции, которая деформируется при изменении давления. Пьезорезистивные устройства обнаруживают сдвиги электрических зарядов внутри резистора. Пьезоэлектрические приборы для измерения давления измеряют динамическое и квазистатическое давление. Их общие режимы работы — это режим заряда, который генерирует выход заряда с высоким импедансом; и режим напряжения, в котором используется усилитель для преобразования заряда с высоким импедансом в выходное напряжение с низким импедансом.Тонкопленочные устройства состоят из очень тонкого слоя материала, обычно нитрида титана или поликремния, нанесенного на подложку. Обычно доступны приборы для измерения давления, в которых используются микроэлектромеханические системы (МЭМС), переменная емкость и вибрирующие элементы.

могут выполнять различные измерения давления и отображать величины в различных единицах измерения. Абсолютное давление — это измерение давления относительно идеального вакуума. Обычно вакуумное давление ниже атмосферного.Избыточное давление, наиболее распространенный тип измерения давления, относится к местному атмосферному давлению. Напротив, герметичное манометрическое давление соответствует давлению в одну атмосферу (унцию) на уровне моря. Перепад давления отражает разницу между двумя входными давлениями. Приборы для измерения сложного давления могут отображать как положительное, так и отрицательное давление. Некоторые приборы для измерения давления отображают значения в фунтах на квадратный дюйм (PSI), килопаскалей, барах или миллибарах, дюймах или сантиметрах ртутного столба или дюймах или футах водяного столба.Другие устройства отображают измерения в унциях на квадратный дюйм или килограммах на квадратный сантиметр.

Электрические сигналы

могут генерировать несколько типов электрических сигналов, включая аналоговое напряжение и аналоговый ток. Эти выходные сигналы могут быть закодированы с помощью амплитудной модуляции (AM), частотной модуляции (FM) или какой-либо другой схемы модуляции, такой как синусоидальная волна или последовательность импульсов.