Технические измерения и приборы. Вопрос Преобразователи механических величин и системы дистанционной передачи
![]()
|
Вопрос № 1.10. Измерение давления.Давление – предел отношения нормальной составляющей силы к площади, на которую она действует. Различают: абсолютное ![]() избыточное ![]() вакууметрическое ![]() В соответствии с этим есть различные приборы: манометры избыточного давления вакуометры мановакуометры Абсолютное давление измеряется с учетом влияния атмосферного давления. Для измерения небольших избыточных давлений применяют манометры, небольших вакуумов – тягомеры, разности двух давлений – дифференциальные манометры. Давление измеряется в ![]() 1мм вод.ст.=1кгс/м2=9,80665Па 1 техн.атм.=1кгс/см2=98,0665кПа 1 физич.атм.=750мм рт.ст.=101,325Кпа 1бар=100Кпа=750мм рт.ст. 1фунт/дюйм2=6,89Кпа По принципу действия приборы делятся на: Жидкостные – основанные на уравновешивании измеряемого давления гидростатическим противодавлением столба жидкости. Деформационные – измерение давления по величине деформации упругого элемента. Электрические – основаны на преобразовании давления в какой-либо электрический сигнал. Жидкостные манометры.ПД основан на уравновешивании измеряемого давления противодавлением столба жидкости. Отличаются простотой и высокой точностью, т.е. могут использоваться в качестве образцовых. Двухтрубный U-образный манометр. ![]() ![]() ![]() давление – 750мм вод. или рт.ст. ∆Р= ![]() ![]() Погрешность измерения определяется параллаксом и наличием мениска. Погрешность ± 2 мм. Если с зеркальной шкалой (параллакс отсутствует), то погрешность ± 1 мм Пределы измерения зависят от заполняющей жидкости (0…750 мм столба) Чашечный однотрубный манометр. ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() Пренебрегаем плотностью среды и получим ![]() Погрешность 0,25%, если D в 20 раз больше чем d. Микроманометр с наклонной трубкой. P ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() Кольцевые манометры. ![]() ![]() Кольцо может поворачиваться на угол α. G – масса противовеса Возникает вращающий момент: ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() Шкала принципиально нелинейная. Заливают ртутью. Давление подводится с помощью гибкого шланга. Жидкость крутящего момента не создает, поворачивая кольцо из-за перегородки. Колокольные манометры. ![]() Выходной сигнал – перемещение колокола. Могут быть уравновешивающими гидростатическими (поплавок) и механическими (пружина). Если ![]() ![]() с – жесткость пружины l – начальная длина пружины G – вес колокола ![]() ![]() S – внутренняя площадь колокола h – перемещение колокола. ![]() Вопрос № 1.11. Деформационные манометры.Давление измеряют по величине деформации упругого элемента. Работают в широком интервале от 50 Па до 1000 Мпа. В качестве упругих элементов используются плоские и гофрированные мембраны, мембранные коробки, сильфоны, трубчатые пружины. Плоские мембраны. Статическая характеристика нелинейная, может обладать гистерезисом. ![]() Достоинство: они практически безынерционны, поэтому можно измерять быстро изменяющиеся давления. Хлопающая мембрана. ![]() Перескакивает из одного положения в другое. Используется в сигнализации. Имеет два устойчивых положения. С целью увеличения чувствительности наносят кольцевые гофры, из них выполняют мембранные коробки. Гофрированные мембраны. ![]() За счет гофров они могут растягиваться. На основе мембранных коробок выпускают дифференциальные манометры. На основе мембранного упругого элемента разработан «Сапфир-22», если дальше идут буквы: Д ![]() ДВ – вакуумометрический ДИВ – ДИ и ДВ ДА – абсолютное давление ДД – дифференциальный ДГ – гидростатическое давление «Сапфир-22 ДИ» ![]() 1 – мембрана, воспринимающая давление 2 – сапфировая мембрана Корпус из двух частей. В верхней части корпуса пространство. Там сапфировая мембрана. Пространство между 1 и 2 заполнено полиметилсилоксановой жидкостью. На сапфировой мембране 4 тензодатчика. Два воспринимают радиальную деформацию εr, и два – тангенциальную деформацию ετ. На усилитель подается питание 36В. Н ![]() Радиальные и касательные напряжения, возникающие при деформации мембран: Тензодатчики составляют четыре плеча неравновесного моста, т.к. два соседних находятся в смежных плечах, температурная погрешность исключается и увеличивается чувствительность. С ![]() Недостаток – гистерезис. Для устранения внутрь сильфона вводят пружину. Трубчатые пружины. Трубки Бурдона. Трубки Нагаткина. ![]() Давление подается внутрь трубки. Если внутрь трубки подают давление – она разгибается. Для вывода статической характеристики примем 2 допущения: 1) при подаче давления малая ось эллипса увеличивается, 2) длина трубки до и после деформации не меняется. ![]() Чем более плоская трубка, тем больше ![]() Угол ![]() ![]() ![]() до деф-ции после деф-ции ![]() ![]() ![]() т.к. ![]() ![]() ![]() т.е. ![]() Иногда трубку выполняют многовитковой. Геликоидальная пружина – для увеличения приращения. Трубки Бурдона: от 50 до 1000 Мпа. Трубки Нагаткина: до 1600 Мпа. l ![]() ![]() Канал, по которому подается давление выполнен эксцентрично. При действии давления возникает растягивающая сила. Крутящий момент: Мкр = Nl Приведем силу к оси трубки: ![]() При изменении меньших давлений трубка может быть прямой. Изгибается в сторону толстой стенки. |