logo
Печь_КС_Пояснительная_записка

3.2 Измерение давления

Существуют различные принципы измерения давления: тензометрический, пьезорезистивный, ёмкостной, индуктивный, резонансный. Для измерения давления воздуха целесообразно использовать емкостные датчики.

Ёмкостные преобразователи(рисунок 3.2) используют метод изменения ёмкости конденсатора при изменении расстояния между обкладками. Известны керамические или кремниевые ёмкостные первичные преобразователи давления и преобразователи, выполненные с использованием упругой металлической мембраны. При изменении давления мембрана с электродом деформируется и происходит изменение емкости. В элементе из керамики или кремния, пространство между обкладками обычно заполнено маслом или другой органической жидкостью. Емкостные датчики работают наиболее эффективно при невысоких давлениях.

Рисунок 3.2 – Устройство емкостного сенсора

С учетом требуемых характеристик был выбран датчик Метран 3051S-CG 2Aс емкостной ячейкой, выполненной по технологииSaturn(рисунок 3.3). Этот датчик предназначен для измерения избыточного давления или разряжения.

Серия датчиков давления 3051S обладает улучшенными значениями основной приведенной погрешности ±0,04% (вариант Ultra), ±0,065% (вариант Classic), что связано с применением конструкции Super Module. Технология Saturn позволяет оптимизировать характеристики и расширить возможности преобразователя давления. Цельносварная, герметичная конструкция корпуса датчика из нержавеющей стали 316L защищает электронику от пыли, влаги и вредных примесей (степень защиты IP68). Чувствительные разделительные мембраны платформы Coplanar изолируют технологический процесс. Мембраны выполнены из различных материалов, в т.ч. сплавов для работы в агрессивных средах. Дополнительно датчик комплектуется фланцевым соединением, вентильным блоком, встроенной диафрагмой, разделительной мембраной, что дает законченное, инженерное решение.

Принцип действия. Во время работы датчика на базе емкостного сенсора разделительные мембраны находятся со стороны высокого и низкого давления датчика, передают рабочее давление процесса заполняющей масляной жидкости. Эта жидкость, в свою очередь, передает давление сенсорной мембране в центре σ -ячейки сенсора. Сенсорная мембрана действует как растянутая пружина, отклоняясь в ответ на перепад давлений (в датчиках избыточного давления атмосферное давление прикладывается аналогичным образом со стороны низкого давления). Выходной токовый сигнал пропорционален избыточному давлению.

Датчик измеряет избыточное давление или разрежение в диапазоне -62,2 .. +62,2 кПа. Основная приведенная погрешность измерения составляет 0,04%.

Выходной сигнал датчика (токовый 4-20 мА) изменяется по линейному закону или по закону квадратного корня от входного давления (по выбору пользователя); также поддерживается HART- протокол.

Для работы требуется внешний источник питания с напряжением постоянного тока 10,5…42,4 В (без нагрузки).

Постоянная времени отклика на ступенчатое изменение параметра составляет 0 – 60 с.

Датчик рассчитан на температуру окружающей среды от -40 до 121°С .

Рисунок 3.3 – Внешний вид датчика давления

Предел перекомпрессии датчика - не более 25000 кПа.

Корпус датчика выполнен из алюминия с полиуретановым покрытием и обеспечивает защиту от пыли и влаги на уровне IP 68 [5].