Как работают датчики низкого давления

Датчик давления представляет собой измерительное устройство, которое преобразует приложенное давление в электрический сигнал. Как правило, датчик давления состоит из двух частей:эластичного материала, который деформируется под действием давления, и электрической части, обнаруживающей эту деформацию.

Как работают датчики низкого давления

В зависимости от диапазона измеряемых давлений эластичному материалу придают различные формы и размеры, такие как трубка Бурдона, поршень, диафрагма и сильфон. Наиболее распространенной среди них является диафрагма.
К этому эластичному материалу можно прикрепить три различных типа электрических устройств, чтобы сделать датчики давления. К ним относятся резистивные, емкостные и индуктивные типы.

• Датчики резистивного давления используют тензометрические датчики, прикрепленные к деформируемому материалу. Любое изменение деформации вызывает изменение электрического сопротивления каждого тензорезистора, которое можно измерить с помощью моста Уитстона.
• В датчиках давления емкостного типа изменение давления измеряется изменением емкости между двумя емкостными пластинами. Одна пластина приклеена к деформируемой стороне эластичного материала, а другая приклеена к ненагруженной поверхности.
• В индуктивном датчике давления деформация эластичного материала используется для обеспечения линейного перемещения ферромагнитного сердечника. Это линейное движение будет изменять индуцированный переменный ток.

Измерение низкого давления

Среди различных датчиков давления обсуждались датчик Бурдона, пьезорезистивный датчик с диафрагмой и датчик с емкостной диафрагмой, которые подходят для измерение низкого давления вакуума. Манометр Бурдона может измерять примерно в диапазоне 0–1000 мбар, а мембранные манометры могут измерять в диапазоне 0,1–1000 мбар.
Для очень низких давлений доступны другие типы преобразователей, основанные на других принципы. К ним относятся манометр Пирани, термопара и ионизационный манометр.
Первые два метода основаны на скорости потери тепла от нагретой нити накала, помещенной в среду низкого давления. Эта потеря тепла зависит от количества молекул газа в единице объема.

• Датчик Пирани – Этот датчик вычисляет температуру нити накала путем измерения сопротивления нити накала. Измерение сопротивления измеряется с помощью мостовой схемы Уитстона. Связь между сопротивлением и приложенным давлением сильно нелинейна.
• Термопара – В преобразователе давления этого типа термопара крепится к нагретой нити накала для измерения ее температуры. В качестве эталонной температуры в термопаре используется комнатная температура. Выходное напряжение термопары зависит от давления газа нелинейно.
• Датчик ионизации – Он очень удобен для измерения очень малых давлений в диапазоне от 10–3 атм до 10–13 атм. Здесь газ, давление которого нужно измерить, ионизируется с помощью нагретой нити накала. Ток измеряется между двумя электродами в ионизированной области, которая зависит от давления газа, поскольку количество ионов в единице объема зависит от давления газа.

Зависимость тока от давления линейна

Измерение низкого давления используется в таких приложениях, как:

• В медицинских областях:небулайзеры, спирометры и т. д.
• В промышленности — контроль ОВКВ, статическое давление в воздуховоде и т. д.

Растущий интерес к рынку касается материалов внутри датчиков давления:

• Ртуть содержится в некоторых из них для измерения давления на электрическом выходе. Во многих штатах ртуть является запрещенным веществом, хотя ее соблюдение не соблюдается, а в некоторых случаях она используется в существующем оборудовании, которое может использовать ртуть, но запрещает ее использование в новых продуктах.
• Второе вещество — это NaK (натрий-калий), который используется вместо ртути в датчике. NaK выпустит искру, если попадет на воздух (кислород). В средах с высокой воспламеняемостью это представляет опасность.
• Сейчас на рынке появился новый продукт с гораздо более толстой диафрагмой (продлевающий срок службы) и более длительной гарантией, чем у других продуктов. Он не имеет наполнения и выполняет свою работу за счет электроники.

Мы считаем, что давление рынка в конечном итоге сделает ртуть и NaK неприемлемыми для клиентов тех, кто производит продукты с оборудованием, использующим эти датчики.

Позвоните нам по телефону 800-844-8405, чтобы получить дополнительную информацию о датчиках давления.

Ищете детали для промышленной автоматизации? Мы можем помочь!

МАГАЗИН ЗАПЧАСТЕЙ