Датчик тиску
Як правило, атмосферний тиск становить близько 100 кПа на рівні моря. Якщо абсолютний тиск рідини залишається постійним, надлишковий тиск ж рідини буде змінюватися, як змінюватиметься атмосферний тиск. Наприклад, коли автомобіль під'їжджає до гори (атмосферний тиск повітря зменшується), тиск у шинах підвищується.
Зміст
Одиниці вимірювання
Оскільки тиск колись вимірювався його здатністю переміщати рідину стовбця в манометрі, тиск часто виражався як глибина особливої рідини. Найбільш поширений вибір - ртуть (Гектограмм) і вода; вода не токсична і легко доступна, в той час як густина ртуті враховує більш маленьку висоту стовбця (менший манометр), щоб виміряти даний тиск. Густина рідини і місцева сила тяжіння можуть змінитися від одного до другого в залежності від місцевих факторів, таким чином, висота стовбця рідини не показуватиме тиск точно. Артеріальний тиск вимірюється в міліметрах ртутного стовпа в більшості країн світу, і легкого тиску в сантиметрах води, як і раніше поширені. Природний тиск газопроводу вимірюються в дюймах води, дайвери часто використовують манометричне правило: "тиск, який чиниться на десяти метровій глибині приблизно дорівнює одній атмосфері". У вакуумних системах: мікрометр ртуті (мікрон), і дюйм ртутного стовпа, використовуються найбільш часто. Мікрон зазвичай вказує на абсолютний тиск, у той час дюйм ртутного стовпа зазвичай вказує на надлишковий тиск.
Статичний і динамічний тиск
Статичний тиск однорідний у всіх напрямах, таким чином, вимірювання тиску незалежне від нерухомої (статичної) рідини. Потік, надає додаткового тиску на перпендикулярі поверхні потоку, і надає невеликий вплив на поверхню паралельну до потоку. Спрямований компонент тиску в рухомій (динамічній) рідині, називається динамічним тиском. Хоча статичний манометр має першорядне значення для визначення навантаження на стінки труби, динамічний тиск використовується для вимірювання витрати і швидкості повітря. Динамічний тиск може бути виміряний з перепаду тиску між приладами паралельно і перпендикулярно до потоку. Піто-статичні труби, наприклад, виконують цей вимір на літаках для визначення швидкості польоту. Присутність вимірювального приладу надається, щоб створити бурю, таким чином, її форма важлива по відношенню точності.
Прилади
Інструменти, використовувані для вимірювання тиску називаються манометри і вакуумметри.
Манометр - це прилад для вимірювання тиску рідин і газів.
Вакуумметр (вакуум-манометр) — прилад для вимірювання тиску розріджених газів або для вимірювання глибини вакууму: різниці між атмосферним тиском і тиском розрідженого газу. Поширені теплові вакуум-манометри, зокрема з термопарами, дія яких ґрунтується на залежності теплопровідності газу від тиску.
Гідростатичний
Поршневий
Стовп рідини
Барометр
Електронні датчики тиску
Тиск датчик - вимірювальний перетворювач тиску рідини або газу в електричний, пневматичний та іншого вигляду вихідний сигнал. Служить також для виміру розрядок і перепаду тиску. На тиск до 10Мн/м2( 100 кгс/см2 ) і вище. Тиск датчики будують за принципом прямого перетворення вимірюваного тиску в зусилля і потім у вихідний електричний сигнал наприклад п'єзоелектричні датчики, магнітопружні датчики. Для виміру відносно малого тиску, тиск датчики будують з проміжними і крайовими перетворювачами. Проміжними можуть служити рідинні манометричні перетворювачі, пружини мембрани, сильфони і ін. Як крайові застосовують реостатні, індуктивні, ємкісні перетворювачі.
Існують тиск датчики, що працюють на принципі електричної або пневматичної силової компенсації. Зусилля Р(див рис.2), що створюється вимірюваним тиском на чутливий елемент 1 , через систему важеля 2 врівноважується силовим пристроєм 3 зворотному зв'язку. При зміні тиску керівник елемент 4 індикатора розузгодження 5 відхиляється від свого первинного нульового положення. Сигнал розузгодження, що формується при цьому в індикаторі 5, посилюється в підсилювачі 6 і у вигляді вихідного струму i вих (або тиск Рвих ) поступає в пристрій 3 і на відліковий пристрій 7. Вихідний сигнал змінюється до тих пір, поки що розвивається в пристрої 3 силове протидію не зрівноважить вимірюваний тиск. У момент рівноваги елементи 2 і 4 повертаються в первинне положення. Рпіт — тиск в живлячій мережі. Вимір перепаду тиску здійснюють диференціальним (різницевим), мембранним, сільфоном або рідинним манометричним датчиком.
П'єзоелектричний датчик - вимірювальний перетворювач механічного зусилля в електричний сигнал; його дія заснована на використанні п'єзоелектричного ефекту (див. рис3 ). Один з варіантів конструкції п'єзоелектричного датчика тиску показаний на рис .
Під дією вимірюваного тиску на зовнішній і внутрішній сторонах пари пластин пьезоелектрика виникають електричні заряди, причому сумарна ерс(електрорушійна сила) (між виводом і корпусом) змінюється пропорційно тиску. П'єзоелектричний датчик доцільно застосовувати при вимірі бистрозмінюючого тиску; якщо тиск міняється повільно, то зростає погрішність перетворення із-за «стікання» електричного заряду з пластин на корпус. Включенням додаткового конденсатора паралельно п'єзоелектричного датчика, можна зменшити погрішність виміру, проте при цьому зменшується напруга на виводах датчика. Основні достоїнства п'єзоелектричних датчиків — їх високі динамічні характеристики і здатність сприймати коливання тиску з частотою від десятків гц до десятків Мгц. Застосовуються при тензометричних вимірах, у вагових і сортувальних (по вазі) пристроях, при вимірах вібрацій і деформацій і т.д.
Магнітопружний датчик(магнітострикційний датчик) - вимірювальний перетворювач механічних зусиль (деформацій) або тиску в електричний сигнал. Дія магнітопружного датчика заснована на використанні залежності магнітних характеристик деяких матеріалів (наприклад, пермалою, інвару ) від механічної напруги в них. Робочий елемент магнітопружного датчика — магнітопровід, на якому розміщено одна або декілька обмоток, що включаються в міст вимірник. Магнітопровід магнітопружного датчика укріплюють на поверхні деталі (або споруди) у напрямі зусиль, що діють, або деформацій. Зміни магнітних характеристик, зокрема магнітній проникності матеріалу магнітопровода, виявляються в зміні індуктивності або взаїмоїндуктівності обмоток. Магнітопружний датчик найдоцільніше застосовувати при вимірах малих деформацій (як постійних, так і бистропеременних) в твердих тілах, а також вимірах тиску рідин і газів, коли потрібна висока чутливість вимірів при відносно малої їх точності.
