Сензор за притисок: принцип на работа

Во модерните индустрии од различни правци, широко се користат сензори за мерење на притисок. Тие служат за најточни мерења на читања во различни средини и понатамошни податоци за обновување во електрична или дигитална форма. Главните сензори се поделени на оптички, резистивни, магнетни, пиезоелектрични, капацитивни, жива пиезорезонанса

.

Сензорски уред

Во овој инструмент, параметрите можат да варираат во зависност од варијациите на параметрите во медиумот што треба да се мерат, на пример, течност, гас или пареа. Во сензорот, карактеристиките на медиумот што треба да се измерат се претвораат во унифициран код за излез на индикаторите на покажувачот.

Сензорот се состои од примарен трансдуцерот кој вклучува сензор за притисок, коло за секундарна обработка на сигнали и разни делови за домување. Во некои случаи, тој е опремен со заптивки за работни услови во влажни и корозивни средини.

Класификација на уреди според принципот на дејствување

Од принципот на работа или методот што се користи при конвертирање на влезниот сигнал до електричен излез, мерните сензори се класифицираат:

• Метод со вибрации. Чувствителните делови го мерат отпорот кога се изложени на деформациски мермер прикачен на еластичен елемент кој се деформира кога се применува притисокот.
• Пиеорезистивен метод. Работи врз основа на интегрални осетливи делови од силикон. Преобразователите направени од силикон имаат висока чувствителност поради можноста за промена на отпорноста на полупроводникот. За мерење на карактеристиките во неагресивни средини, се користи ниска цена, начинот на изведување на опремата, кога сензорот не е опремен со степен на заштита. Во случај на работа во околина каде што евентуално сензорот е изложен на агресивна супстанција, чувствителниот елемент е опремен со затворен дом со одвојувачка дијафрагма изработена од челик, која го пренесува притисокот преку силиконска течност.
• Капацитивен метод. Главниот дел од сензорот кој работи со овој метод е капацитивната ќелија. Нејзината работа се состои во промена на електричниот капацитет помеѓу пакувањето на кондензаторот и мерната дијафрагма во зависност. Главната предност е заштита од деформација, во отсуство на притисок, мембраната ја обновува својата форма, додека калибрацијата на таков сензор не е потребна. И, исто така, високата стабилност на карактеристиките се должи на малото влијание на температурната грешка поради малиот волумен на течноста што го исполнува внатрешниот волумен на ќелијата.
• Резонантен метод. Основа за работата на овој принцип е промената на фреквенцијата на резонансите на осцилирачкиот елемент за време на нејзината деформација. Од недостатоците, можно е да се распредели големо време за одговор и неможноста да се работи во агресивни медиуми без губење на точност на мерењето.
• Индуктивен метод. Таа е базирана на регистрација на виор-окови. Мерниот елемент се состои од два изолирани калеми со метален екран. Трансдуцерот го мери поместувањето на мембраната во отсуство на вистински контакт помеѓу двете површини. Електричната струја се генерира во калемите на таков начин што полнењето и празнењето на серпентина се случуваат во еднакви интервали на временскиот интервал. Кога позицијата на мембраната се менува, струјата се создава во фиксниот серпентина, проследена со промена на индуктивноста на системот. Преместувањето на податоците од главниот калем овозможува конверзија на податоците во стандарден сигнал, кој според неговите параметри е пропорционален на применетиот притисок.
• Метод на ионизација. Работи на принципот на снимање на протокот на јонизирани честички, како цевка диоди. Светилката е опремена со две електроди, катода, анодна и грејач во некои случаи. Предноста е способноста за снимање на податоци во средини со низок притисок, вклучувајќи вакуум, но при атмосферски притисок таквата опрема не може да се управува.
• Пиезоелектричен метод. Идејата е базирана на пиезоелектричниот ефект, во кој пиезоелектричниот елемент создава електричен сигнал, пропорционално на ефектот на медиумот врз него. Се користи за мерење на постојано менување на акустични и пулсни медиуми. Има широк спектар на динамички и приватни мерења на податоците. Има мала маса, димензии и голема сигурност во тешката работа.

Видови на сензори

Капацитив. Има наједноставен дизајн, кој вклучува две рамни електроди со јаз меѓу нив. Еден од нив е направен во форма на мембрана на која е изложено влијанието на медиумот, поради што се менува јазот помеѓу електродите. Всушност, овој тип е сличен на кондензатор со променлив јаз. Таквиот сензор може да открие дури и мала промена во читањата.

Пиезоелектрик. Главниот конструктивен елемент е пиезоелектричниот елемент, материјалот што го дава сигналот кога ги обезбедува измерените карактеристики. Се наоѓа во измерениот медиум и се емитира струја во зависност од големината на промената на притисокот. Но, поради фактот што овој елемент ги менува своите излезни податоци само кога промената на животната средина се менува, тогаш во постојани параметри нема да се прикажуваат податоци и е погодна за работа само во средини каде што притисокот периодично се менува.

Оптички.

Уредот за работа на таквите сензори може да се базира на два принципа на работа:

• Оптички влакна. Тоа е најточна и мерењето не зависи од промената на температурниот режим. Главниот дел за мерење е оптичкиот брановодник. Големината на мерењето на притисокот кај овие инструменти прави заклучок за промената на амплитудата и поларитетот на пренесената светлина низ чувствителниот дел.
• Оптоелектронски. Се состои од повеќеслојна транспарентна структура низ која поминува светлината. Еден од овие слоеви може да го промени индексот на рефракција и дебелината на слојот, во зависност од применетиот притисок.

Илустрацијата подолу покажува шематски начин на работа. Слика, А - рефракција промени, слика Б - промена во дебелина.

Меркур.

Основен и технички едноставен сензор. Таа работи врз основа на две садови за комуникација, од кои едната е под притисок, а вториот аналоген метод ги дава податоците и се определува со паралелна комбинирана мерна скала.

Магнетна.

Работи врз основа на индуктивен метод. Чувствителниот дел се состои од лента со облик на Е, во средината на која се наоѓа серпентина и чувствителна мембрана, се мерат параметрите кои се пренесуваат по него. Мембраната се наоѓа во близина на плочата, на кратко растојание од работ. Намотката, кога е вклучена, создава магнетски флукс, кој пак следи низ лентата, јазот и мембраната. Пропусноста на магнетниот јаз е неколку стотици пати помала од пропустливоста на прерамката и мембраната, така што промената на индуктивноста се јавува дури и со мала промена во големината на јазот.

Пиезорезонанс.

Работи врз основа на пьезоэлектричниот ефект, но со една разлика - во овој случај се користи обратен ефект на пиезоелектричниот елемент, врз основа на промена на обликот на материјалот во зависност од влезната струја. Во овој сензор се користи резонатор, на кој се наоѓаат две електроди на спротивни страни, наизменично се применува наизменична струја од различен поларитет, и како резултат на тоа, плочата е свиткана во различни насоки земајќи ја предвид влезната фреквенција.

Разликата од манометарот

Главната разлика на овој вид сензори, од еден манометар, е тоа што е инструмент наменет за мерење на карактеристики без негова конверзија. Во манометарот, измерената вредност зависи од читањето на инструментот, што е излез на неговиот аналоген инструмент или екран.