Понимание низковольтных преобразователей давления: функция, дизайн и применения

Преобразователь давления — это измерительное устройство, которое преобразует приложенное давление в электрический сигнал. Обычно преобразователь давления состоит из двух частей: эластичного материала, деформирующегося под действием давления, и электрической части, обнаруживающей эту деформацию.

Как работают низковольтные преобразователи давления

В зависимости от диапазона измеряемых давлений эластичный материал дается разным формам и размерам, таким как бурдоновская трубка, поршень, диафрагма и коробка. Наиболее распространенной среди них является диафрагма.
Три разных типа электрических устройств могут быть присоединены к этому эластичному материалу для создания преобразователей давления. К ним относятся резистивные, емкостные и индуктивные типы.

• Резистивные преобразователи давления используют тензометрические датчики, которые приклеены к деформируемому материалю. Любое изменение деформации вызывает изменение электрического сопротивления каждого тензодатчика, которое можно измерить мостом Уитстона.
• В емкостных преобразователях давления изменение давления измеряется изменением емкости между двумя емкостными пластинами. Одна пластина приклеена к деформируемой стороне эластичного материала, в то время как другая — к не под давлением поверхности.
• В индуктивном преобразователе давления деформация эластичного материала используется для обеспечения линейного движения ферромагнитного стержня. Это линейное движение будет варьировать индуцированный переменный ток.

Измерение низкого давления

Среди различных преобразователей давления, обсужденных, бурдоновский манометр, пьезорезистивный диафрагменный манометр и емкостной диафрагменный манометр подходят для измерения низких вакуумных давлений. Бурдоновский манометр может измерять примерно в диапазоне 0–1000 мбар, в то время как диафрагменные манометры могут измерять в диапазоне 0,1–1000 мбар.
Для очень низких давлений доступны другие типы преобразователей, основанные на других принципах. К ним относятся Пирани, термопара и ионизационный манометр.
Первые две техники основаны на скорости, с которой тепло теряется нагретым филаментом, помещенным в низковольтную среду. Эта потеря тепла зависит от количества молекул газа на единицу объема.

• Манометр Пирани — Этот манометр вычисляет температуру филамента, измеряя сопротивление филамента. Измерение сопротивления выполняется с помощью схемы моста Уитстона. Соотношение между сопротивлением и приложенным давлением сильно нелинейно.
• Термопара — В этом типе преобразователя давления термопара присоединена к нагретому филаменту для измерения его температуры. Для референсной температуры в термопаре используется комнатная температура. Выходное напряжение термопары варирует нелинейно с давлением газа.
• Ионизационный манометр — Он высоко полезен для измерения очень малых давлений в диапазоне 10^–3 атм до 10^–13 атм. Здесь газ, чье давление измеряется, ионизируется с помощью нагретого филамента. Ток измеряется между двумя электродами в ионизированной области, который зависит от давления газа, потому что количество ионов на единицу объема зависит от давления газа.

Соотношение ток/давление линейно

Измерение низкого давления используется в таких приложениях, как:

• В медицинских областях — небулайзеры, спирометры и т.д.
• В промышленности — управление HVAC, статическое давление в воздуховодах и т.д.

Растущий интерес на рынке адресует материал внутри преобразователей давления:

• Ртуть содержится в некоторых для проведения ощущения давления к электрическому выходу. Во многих штатах ртуть запрещена, хотя это не принудительно применяется или в некоторых случаях она «дедуится» на существующем оборудовании, которое может использовать ртуть, но запрещает ее на новых продуктах.
• Второе вещество — NaK (натрий-калий), которое используется вместо ртути в преобразователе. NaK выбросит искру, если станет экспонированным к воздусу (кислороду). В средах, где легковоспламеняемость высока, это опасность.
• На рынке теперь есть новый продукт, у которого гораздо более толстая диафрагма (удлиняющая жизнь) и который идет с более длительной гарантией, чем другие продукты. Он не имеет наполнителя и делает свою работу электроникой.

Наше мнение, что рыночное давление в конечном счете сделает и ртуть, и NaK неприемлемыми среди клиентов тех, кто делает продукты с оборудованием, использующим эти сенсоры.

Позвоните нам по телефону 800-844-8405 для получения дополнительной информации о преобразователях давления.