Деформационные манометры

В деформационных манометрах используется зависимость деформации чувствительного элемента или развиваемой им силы от измеряемого давления. Пропорциональная давлению деформация или сила преобразуются в показания или соответствующие изменения выходного сигнала. Большинство деформационных манометров содержат упругие чувствительные элементы - трубчатые пружины, сильфоны (тонкостенная трубка с поперечными кольцевыми гофрами на боковой стенке), плоские и гофрированные мембраны, мембранные коробки, вялые мембраны с жестким центром. Упругие свойства чувствительных элементов характеризуются жесткостью по силе:

,

где F – сила, действующая на упругий чувствительный элемент, S_э – эффективная площадь элемента, h – перемещение рабочей точки.

Статической характеристике чувствительного элемента, связывающей перемещение рабочей точки с давлением, присуще наличие начальной зоны пропорциональных перемещений, в которой имеют место упругие деформации (рабочий диапазон), и нелинейной области, в которой возникают пластические деформации. Несовершенство упругих свойств материалов чувствительных элементов обусловливает запаздывание перемещения рабочей точки по отношению к приложенному давлению и медленном возвращении ее в начальное положение после снятия давления. Форма и крутизна статической характеристики зависят от конструкции чувствительного элемента, материала, температуры.

Рис. Упругие чувствительные элементы: а – трубчатая пружина; б – сильфон; в, г – плоская и гофрированная мембрана; д – мембранная коробка; е – вялая мембрана с жестким центром.

В соответствии с используемым в приборах типом чувствительных элементов деформационные манометры под­разделяются на пружинные, сильфонные и мембранные.

Бывают показывающие и с дистанционной пере­дачей показаний.

Большинство показывающих, самопишущих и сигнализирующих манометров с трубчатой пружиной являются устройствами прямого преобразования, в которых давление последовательно преобразу­ется в перемещение чувствительного элемента и связанного с ним механически показывающего, регистрирующего или контактного устройства. В таких приборах с изменением измеряемого давления Р трубчатая пружина 1 изменяет свою кривизну. Ее свободный конец 3 через тягу 4 поворачивает зубчатый сектор 5 и находящуюся с ним в зацеплении шестерню 6. Вместе с шестерней поворачивается закрепленная на ней стрелка 7, перемещающаяся вдоль шкалы.

Для передачи информации об измеряемом давлении на расстоя­ние рабочая точка упругих чувствительных элементов соединяется с элементом электрического или пневматического преобразователя, создающего соответствующие унифицированные сигналы, которые поступают на удаленные вторичные устройства.

1 — обмотка возбуждения; 2 — вторичная обмотка; 3,4 — две вклю­ченных встречно полуобмотки; 5 — ферромагнитный сердечник; 6 — мембрана

Дифференциально-трансформаторная система использует для пе­редачи информации сигналы переменного тока. Преобразователь представляет собой трансформатор, содержащий обмотку возбуждения 1 и вторичную обмотку 2. Вторичная обмотка состоит из двух включенных встречно обмоток 3 и 4. Внутри катушкиперемещается ферромагнитный сердеч­ник 5, соединенный с мембраной 6, на которую воздействует изме­ряемое давление. Обмотка возбуждения 1 создает магнитные потоки Ф1 и Ф2, пронизывающие вторичные обмотки 3, 4 и наводящие е1 и е2

M1, М2 — взаимные индуктивности, связывающие обмотку воз­буждения с соответствующими вторичными полуобмотками; f и Iв — частота и ток возбуждения.

В среднем положении сердечника М1= М2 и Ф1= Ф2, они создают во вторичных полуобмотках равные и встречно направленные ЭДС, при этом Е = е1 - е2 = 0. При смещении сердечника 5 в верхнюю половину катушки Ф1 возрастает, а Ф2 — уменьшается, тогда Е= e1 - е2>0. По мере увеличения давления растет смещение чувствительного элемента х и амплитуда выходного сиг­нала преобразователя. При переходе сердечника из верхнего поло­жения в нижнее е2>е1, фаза выходного сигнала меняется на 180°. Для коррекции крутизны статической характеристики преобразова­теля и обеспечения взаимозаменяемости используется переменный резистор R2. Таким образом, напряжение Uвых является однозначной функцией измеряемого давления.

Поиск по сайту: