Манометры. Датчики давления
Приборы для измерения давления называются манометрами. Существуют разнообразные конструкции манометров, которые используются в той или иной области техники и решают задачу определения давления в определенных условиях.
Достаточно широкое применение нашли пружинные манометры, которые очень широко применяются в машиностроении и других областях.
В пружинных манометрах мерой измеряемого давления служит упругое перемещение манометрической пружины, передаваемое на стрелочный механизм.
Применяют упругие мембраны, трубчатые пружины. Упругие элементы манометра изготавливают обычно из латуни, фосфористой бронзы, нейзильбера и др.
Трубчатые пружины манометров имеют разнообразные формы: пружины растяжения (удлинения), сжатия, пружины изгиба, торсионные, гофрированные трубки, трубки Бурдона и др. В основе работы трубки Бурдона лежит ее овальное сечение. Под действием подаваемого давления овальное сечение стремится приблизиться по форме к кругу, пружина распрямляется и ее свободный конец перемещается. Перемещение передается стрелке прибора.
С помощью пружинных манометров определяется разность давлений - контролируемого и атмосферного. Абсолютное давление пружинным манометром можно измерять, если поместить трубку Бурдона в вакуум или использовать две трубки Бурдона, в одной из которых вакуум.
Одними из основных погрешностей пружинных манометров являются температурные. Они возникают из-за изменения модуля упругости материала трубки при изменении температуры, теплового расширения.
Мембранные манометры. Принцип действия манометра основан на измерении деформации гофрированной мембраны, которая нагружается с одной стороны контролируемым давлением. Конструкция показана на рис.1. По классу точности они, как правило, 1.6.
В мембранных манометрах применяются гофрированные мембраны, так как они имеют большее перемещение, однако они плохо поддаются расчету. Плоские мембраны хорошо рассчитываются, однако тонкие нелинейны, нестабильны и др.
В манометрах предусмотрена защита от перегрузок. При давлениях, превышающих верхний предел шкалы манометра мембрана должна опираться плоскостью на защитное устройство, повторяющее профиль мембраны манометра.
Существуют мембранные манометры с электрической системой передачи информации. В них на мембране могут быть приклеены тензорезисторы или сама мембрана изготовлена из полупроводникового материала, на котором сформированы тензочувствительные элементы. Такая конструкция манометра позволяет изготавливать особо малых размеров, диаметром миллиметрового порядка.
Рис.1. Конструкция мембранного манометра:
1- нижний фланец, 2 - присоединительный штуцер, 3 - мембранная камера, 4 - верхний фланец, 5 - мембрана, 6 - соединительный болт, 7 - шаровой шарнир, 8 - тяга, 9 - сегмент, 10 - зубчатое зацепление, 11 - стрелка, 12 - циферблат