Активный датчик температуры

Активный датчик температуры активного пеллистора

Термокаталитические датчики газоанализаторов. Конструкция и принцип работы

Термокаталитические датчики благодаря простоте своей конструкции являются экономически выгодным решением для контроля утечек горючих паров и газов. Конструктивно термокаталитический сенсор представляет собой пару чувствительных элементов - шариков, изготовленных из тонкой платиновой проволоки, смотанной в катушку, на которую нанесена керамическая подложка, например, из оксида алюминия. Различают активный и пассивный шарики или, как их еще называют, пеллисторы (pellistor) или сигисторы (siegistor). На поверхность активного пеллистора поверх керамической подложки кроме того наносится кроющая наружная оболочка из палладиевого или родиевого катализатора, распыленного на подложку из окиси тория.

Платиновые катушки пеллисторов в процессе работы нагревается протекающим через них током примерно до 450 °C. Через газопроницаемую мембрану (пламегаситель, синтометаллический диск) датчика горючий газ в смеси с воздухом попадает внутрь сенсора и омывает поверхность пеллисторов сенсора. Каталитическое покрытие активного пеллистора окисляется и температура активного пеллистора повышается. Это повышение температуры можно измерить благодаря изменению (увеличению) сопротивления платиновой спирали внутри активного пеллистора. Это сопротивление сравнивается с сопротивлением пассивного пеллистора в стандартной цепи с измерительным мостом.

В диапазоне концентраций горючего газа от 0 до 100% нижнего предела взрываемости (НПВ) соотношение этих сопротивлений будет пропорционально концентрации газа и его можно отобразить на измерительном инструменте или индикаторе.

Температура пассивного пеллистора, при неизменных условиях окружающей среды, зависит только от величины протекающего через него тока, а температура активного пеллистора определяется величиной этого же, протекающего через него тока, плюс процессами окисления катализатора, интенсивность которых пропорциональна концентрации горючих газов в воздухе.

Чтобы показания термокаталитического сенсора не зависели от изменения окружающих условий (температуры, влажности) в лучших каталитических датчиках используются термически согласованные шарики. В этом случае датчик имеет фактически два активных пеллистора, один из которых выполняет функции пассивного пеллистора. Пассивное функционирование достигается или за счет покрытия шарика тонким слоем стекла, или за счет деактивированного катализатора, или за счет размещения «пассивного» пеллистора в практически герметичной полости, имеющей всего одно отверстие очень малых размеров для сообщения с окружающей средой. Таким образом «пассивный» пеллистор действует лишь как компенсатор любых внешних изменений температуры и влажности. Данная технология применяется, например, в термокаталитических сенсорах DragerSensor PR M DD, где аббревиатура DD расшифровывается как double detector - двойной (активный) детектор.

Учитывая то, что принцип действия термокаталитического датчика основан на сжигании содержащихся в воздухе горючих газов, то для обеспечения безопасной эксплуатации термокаталитический сенсор должен иметь прочный металлический корпус, а перед пеллисторами необходимо установить пламегаситель. Это позволяет смеси газа и воздуха проникать в корпус датчика к чувствительному элементу, но предотвращает распространение пламени из сенсора в окружающую среду.

Термокаталитические датчики, имеющие повреждения корпуса или пламегасителя (трещины, сколы и т.п.) эксплуатировать запрещается.

Пламегаситель несколько увеличивает время реакции датчика, однако в большинстве случаев показания появляется уже через несколько секунд после обнаружения газа. Поскольку рост показаний сенсора в значительной степени замедляется по мере приближения измеренной концентрации горючего газа к ее фактическому значению, то время отклика сенсора часто определяется как время, необходимое для достижения 90% от его конечного показания и поэтому известное как значение Т90. Значение Т90 для каталитических датчиков составляет обычно 10 - 30 секунд, то есть они обладают достаточно малым временем отклика. В США и некоторых других странах при указании характеристик сенсоров часто указывается время Т60, а не Т90. Этот факт следует учитывать при сравнении рабочих характеристик различных датчиков.

К недостаткам термокаталитических сенсоров можно отнести ограниченный срок службы и уменьшение чувствительности с течением времени. Кроме того, ряд газов и паров (например, кремнийорганические и свинцовые соединения, сера, сероводород, некоторые растворители и добавки в авиационное топливо) могут отравлять сенсор. Еще одной особенностью термокаталитических сенсоров является то, что для окисления горючего газа на пеллисторе необходим кислород воздуха. Поэтому, если измерение происходит не в воздушной атмосфере, а, например, в атмосфере чистого азота, то показания газоанализатора будут существенно занижены. По этой же причине при калибровке термокаталитических сенсоров можно использовать только поверочные газовые смеси (ПГС) «горючий газ в воздухе». Газовые смеси «горючий газ в азоте» использовать для калибровки термокаталитических датчиков нельзя.

Выходной сигнал термокаталитического сенсора, измеряемый в милливольтах, не позволяет подключать его непосредственно к измерительным входам вторичных приборов и технологических контроллеров. Чтобы с помощью выходного сигнала сенсора можно было осуществлять управление какими-либо типовыми исполнительными устройствами автоматики безопасности он чаще всего сразу (в месте установки датчика) преобразуется в стандартный токовый сигнал 4-20 мА как, например, в газоанализаторе PEX 3000. Или же сигнал сенсора преобразуется в сигнал управления на удаленном устройстве, на вход которого приходит милливольтовый сигнал сенсора, удаленного на несколько десятков и сотен метров, как, например, в сигнализаторе СТМ-10.

Первый вариант предпочтительнее, так как:

  • датчик контроля загазованности с выходом 4-20 мА может быть подключен к любому вторичному прибору с унифицированным токовым входом.
  • показания датчика меньше зависят от изменения температуры, длины и других параметров соединительной линии.
  • калибровка датчика по месту его установки может выполнятся одним специалистом, так как сенсор и органы управления находятся в одном месте.
  • Термокаталитические датчики с выходом 4-20 мА не могут быть подключены ко вторичным приборам по двухпроводной схеме из-за того, что для работы сенсора требуется достаточно большой ток. Например, сенсор DragerSensor PR M DD газоанализатора PEX 3000 потребляет ток 255 или 275 мА в зависимости от модификации газоанализатора.

    Датчик  (сенсор от англ. sensor) — средство непосредственного измерения физического, химического параметра (величины) для сигнализации или включения функции (подрыв боеголовки снаряда, ракеты. ), для измерения, для передачи, для хранения, для регистрации, для регулирования, для диагностики объекта или системы, для управления рабочим органом или функцией объекта. В датчике кроме измерительного органа может быть преобразователь сигнала в удобную потребителю форму. Примерные доли измерений датчиками физических параметров в промышленности: температура – 50%, расход (массовый и объемный) – 15%, давление – 10%, уровень – 5%, количество (масса, объем) – 5%, время – 4%, электрические и магнитные величины – менее 4%.

    Датчика параметр в виде:

    1. аналогового сигнала: аналоговый датчик. Частный случай аналогового сигнала: сигнал рассогласования колебательного контура (или другого базового параметра) датчика с колебательным контуром (с базовым параметром) системы управления рабочим органом или системы диагностики.
    2. цифрового (импульсно-кодовая модуляция) сигнала: цифровой датчик. Аналоговый датчик передает в чистом виде физический параметр или разность физических параметров. Цифровой датчик передает физический параметр или разность физических параметров в виде кода (обычно двоичный код) из импульсов с одинаковой амплитудой + паузы (или смена полярности импульса вместо паузы) между импульсами, кратные по времени к минимальной паузе между импульсами. Раньше встречалась передача цифрового параметра троичным кодом: импульсы (одинаковая амплитуда) + паузы + смена (инверсия) полярности импульса. Шум, неточность аналого-цифрового преобразователя линейно растут вместе с частотой кривой, передаваемой по линии связи. Из-за фазового сдвига между частотой дискретизации кривой сигнала и высоких частот сигнала, колеблется уровень высоких частот в сигнале, прошедшем через аналого-цифровой преобразователь (АЦП) и цифроаналоговый преобразователь (ЦАП). Пример: при воспроизведении звука с микрофона (датчик звука), прошедшего через АЦП и ЦАП, снижается прозрачность звучания высоких частот звука. Аналоговые датчики в 3-10 раз быстрее цифровых, в 3-5 раз точнее их, дают более качественный сигнал. Аналоговый микрофон работает быстрее, дает более качественный сигнал, чем цифровой микрофон из-за шума и задержки работы аналого-цифрового преобразователя. Кроме того конечному пользователю цифрового сигнала микрофона дополнительно достаются шум, задержка работы цифро-аналогового преобразователя. Трафик аналогового сигнала 3-4 раз меньше цифрового. Цифровые датчики более помехоустойчивы. Цифровые датчики выгоднее в долговременной записи сигнала, при перезаписи сигнала, в передаче сигнала в условиях помех на расстояние больше 20-30м.

    Датчики делят:

    1. датчик релейного типа (датчик бинарный, датчик двоичный): только 2 состояния: включено, выключено (конечный выключатель привода).
    2. датчик пропорциональный меняет выходной сигнал пропорционально входному действию.

    Датчики делят:

    1. датчик контактный. Пример: конечный выключатель привода.
    2. датчик бесконтактный. Пример: доплеровский измеритель (радар) скорости, сноса (бокового) крылатой ракеты.

    Датчики делят:

    1. датчик активный – датчик использующий для получения сигнала воздействие (струя воздуха, звук, электромагнитные волны, элементарные частицы. ) на объект измерения искусственным энергоисточником, входящим в систему датчика. Пример: радар, лидар.
    2. датчик полуактивный – датчик использующий для получения сигнала воздействие (струя воздуха, звук, электромагнитные волны, элементарные частицы. ) на объект измерения искусственным энергоисточником, не входящим в систему датчика. Пример: радар зенитной или авиационной ракеты, имеющей приемник радарных импульсов в самой ракете, но использующей внешний (не входящий в конструкцию ракеты) передатчик радарных импульсов на земле, на самолете.
    3. датчик пассивный – датчик не требующий искусственного излучения дополнительной энергии (струя воздуха, звук, электромагнитные волны, элементарные частицы. ) на объект измерения для получения сигнала. Пример: тепловизор.

    Датчики делят:

    1. датчик одноканальный (одномерный) дает 1 цифру измеряемого параметра. Пример: вольтметр, амперметр, частотомер, манометр, датчик силы, датчик угла.
    2. датчик многоканальный (многомерный) дает информацию в табличной форме (до совмещения каналов в 1 выходной цифровой канал). Пример: глаз, телекамера, сенсорный экран, нейтринный телескоп, пузырьковые камеры в ядерной физике, радиотелескоп, оптический телескоп, инфракрасный телескоп, рентгеновский телескоп, микроскоп, томограф. В компьютерных играх, симуляторах функцию датчик многоканальный выполняют мультиплексированные сигналы интерфейса пользователя. Функцию виртуальных датчиков в виртуальной реальности выполняют выходные каналы информации с баз данных (матрицы уравнений обратной связи или таблицы решений) софта компьютерных симуляторов, игр. В математике функцию датчик многоканальный симулирует матрица переменных.

    У некоторых датчиков многоканальных (многомерных) диаграмму направленности, фокусировку, установку угла обзора выполняет не материальная структура (параболический отражатель, система линз. ), а софт. В фазированной антенной решетке нужные диаграмму направленности, фокус дает сканирование передающих или чувствительных ячеек с заданным софтом (или матрицей линий задержки) каждому углу, фокусу временными задержками. Фазированные антенные решетки истребителей раздельно сопровождают до 40 целей. В пленоптической (матрица одинаковых мелких линз) фотокамере (телекамере) устанавливает угол обзора, фокусирует чисто программно софт, меняя порядок сканирования чувствительных ячеек матрицы отдельно для каждой линзы. Разверткой за счет движения (спутник вокруг планеты) синтезированная апертура (развертка, сканирование) датчика заменяет многоканальный (многомерный) датчик одноканальным (одномерным). Синтезированная апертура одноканальным датчиком дала спутниками точную радиолокационную карту рельефа Земли (для крылатых ракет), Венеры, Марса, Луны, точные карты гравитационного рельефа Луны, Земли. Гравитационная карта Земли заказана для баллистических ракет: 500м навигационная точность гравитационного датчика (вес 20кг) ядерной ракеты «Трайдент». Датчик астронавигатор (навигация по двум пересечениям линий равной высоты двух звезд) мобильных баллистических ядерных ракет дает навигационную точность 900м. Датчик гироскоп с электростатическим подвесом (заряжаемый отрицательно с двух сторон электронно-лучевой пушкой вращающийся шар в сферических обкладках с отрицательным потенциалом) в подлодках дает в конце кругосветного путешествия вокруг планеты навигационную точность 900м независимо от стартовой координаты. Самым точным мобильным угловым датчиком положения стал с 1980-х годов волоконно-оптический (оптоволоконный) гироскоп: катушка с 2км оптоволокна (диаметр 15см, высота 2см). По оптоволокну в катушке через полупрозрачное зеркало (торцы волокон под углом 45° к плоскости зеркала) пропускают в встречных направлениях непрерывное одночастотное (когерентное) лазерное излучение (свет) от светодиода. При вращении в оси перпендикулярной катушке фотоны, идущие по вращению катушки, увеличивают частоту из-за эффекта Доплера. Фотоны идущие в противоположном направлении уменьшат свою частоту из-за эффекта Доплера. По частоте биений этих двух частот определяют угловую скорость с очень высокой точностью. Оба встречных фотонов выводят через полупрозрачное зеркало (торцы волокон под углом 45° к плоскости зеркала) на белый матовый экран. С белого матового экрана частоту биений снимают инфракрасные фотоэлементы. Волоконно-оптический (оптоволоконный) гироскоп с 1980-х используют в межконтинентальных ядерных баллистических ракетах Франция, США, Россия, Англия.

    Датчики следящих приводов делят на датчик-передатчики, датчик-приемники: каждый датчик то и другое попеременно. Баллистические ракеты заставили перейти с контактных (переменные резисторы) на бесконтактные датчики, ускорили эволюцию по всем параметрам датчиков, преобразователей их сигнала, полупроводниковых борткомпьютеров для их совместной работы. 1-е цифровые датчики появились в 1960-х как источники информации входов цифровых борткомпьютеров ядерных ракет. 1969г: инженер-испытатели СССР получили радиотелеметрией информацию 13600 датчиков лунной ракеты Н-1 весом 2841т.

    Самый большой датчик: приемно-передающие антенны радиоволн звуковых частот (до 20000Гц) для связи (передача буквы за 20 минут одновременно по нескольким звуковым частотам) с подлодками на глубине 60м. Построены в России, США, представляют собой 2 четвертьволновых вибратора с электрическим удлинением антенны: отходящие от радиостанции под прямым углом между ними трубы (с проводящей поверхностью + электроизоляция снаружи) длиной десятки километров. В одном направлении несколько десятков километров параллельных труб и под прямым углом к ним другие несколько десятков километров параллельных труб. Антенна радиоволн звуковых частот подлодки: разматываемый с катушки на 500м кабель из десятков изолированных позолоченных (сплав золота или иридия) синтетических волокон. Кабель соединен с электрическим (виртуальным) удлинителем (виртуальный четвертьволновой вибратор: электрическое удлинение антенны резонансной индуктивностью, накапливающей энергию нарастающей четверти периода несущей частоты) антенны. В кабеле через каждые 40см микрофоны (фазированная микрофонная решетка) обнаружения подлодок, кораблей. В кабеле через каждые 3м магнитометры обнаружения подлодок. Эта антенна самый большой мобильный датчик. Самый дорогой мобильный датчик: космический телескоп "Хаббл". Самый дорогой датчик нейтринный телескоп: разрешение сферического экрана 32000 пикселей. Томограф 1-й датчик в котором в разработку софта рыночного образца ушло больше высококвалифицированных человеко-часов, чем на разработку материальной части.

    Датчики многоканальные (многомерные) по выходному сигналу делят:

    1. датчики без встроенной схемы мультиплексирования: табличный многоканальный выход.
    2. датчики с встроенной схемой мультиплексирования: аналоговый или цифровой одноканальный выход. Мультиплексирование — соединение нескольких каналов связи в одноканальную (цифровая линия) или двухпроводную связь. Табличный многоканальный сигнал в мультиплексный сигнал превращает обычно микросхема.

    Виды мультиплексирования табличного сигнала датчиков:

    1. разделение каналов по времени методом сканирования коммутатором ячеек табличного датчика с внесением в выходной сигнал кадрового импульса или кода конца цикла сканирования.
    2. импульсно-кодовая модуляция. Используют: Интернет, телеметрия. Число каналов неограниченно.
    3. амплитудно-полярная модуляция: в разной полярности разные амплитуды несущей частоты. Использовали: стереофоническое аналоговое радиовещание ряда стран.
    4. частотно-полярная модуляция: несущая частота больше частоты полярности.
    5. фазо-полярная модуляция: несущая частота больше частоты полярности.
    6. многочастотно-полярная модуляция: несущие частоты больше частоты полярности, в разной полярности разная несущая частота. Последовательность несущих частот может меняться. Число несущих частот неограниченно.
    7. многочастотная модуляция. Используют: радиоуправление моделями, телеметрия.
    8. многочастотная фазовая модуляция. Используют: радиоуправление моделями, телеметрия.
    9. суммарный сигнал + урезанный разностный сигнал на повышенной частоте, отделяемой фильтром от суммарного + восстановление разностного сигнала его биениями с эталонной частотой. Использовали: квадрафоническая запись грампластинок.
    10. разделение каналов по частотным полосам + восстановление канала верхней частотной полосы её биениями с опорной эталонной частотой. Использовали: квадрафоническая запись грампластинок.

    Датчик инкрементный вместо параметра дает величину его относительного изменения, обычно в процентах.

    Датчик с системой управления соединяют: устройства усиления сигнала, линеаризации, дискретизации, калибровки, аналого-цифрового преобразования, интерфейс.

    По преобразованию внешнего действия датчики делят:

    1. датчик прямого преобразования внешнего действия в электросигнал: свет попал на фотоэлемент - есть сигнал. Неограниченно число физических, химических, механических вариантов прямого преобразования.
    2. датчик промежуточного преобразования: фотоэлемент фиксирует пролет элементарной частицы в веществе по вызванной ею вспышке света.

    Параметры датчиков: диапазон чувствительности; погрешность; порог чувствительности; отношение сигнал-шум; постоянная времени; частотная характеристика; закон изменения выходной величины от входного действия; пределы изменений входных, выходных величин, диапазон температур, диапазон давлений, диапазон скоростей.

    Датчиками биологическими измеряют, регулируют отрицательной обратной связью, управляют рабочими органами разные формы жизни. У человека 11 органов чувств (11 датчиков):

    Активный датчик температуры активного пеллистора
    1. зрение. Глаз человека имеет 137млн светочувствительных клеток. Из них 7млн для цветного зрения.
    2. слух (уши).
    3. вкус (язык).
    4. обоняние (нос).
    5. осязание (кожа). В подушечке каждого пальца руки 3000 датчиков осязания. На теле человека 1млн датчиков осязания.
    6. датчик температуры.
    7. датчик влажности кожи (датчик теплового потока).
    8. вестибулярный аппарат (датчик положения тела от вертикали, датчик ускорения).
    9. датчик процентного (условно) удлинения мышц.
    10. датчик процентной (условно) силы мышц.
    11. датчик времени.

    Датчики делят:

    1. датчик управляющий (датчик обратной связи). Используют в автоматических системах чаще всего в режиме отрицательной обратной связи. Датчик управляющий в режиме положительной обратной связи используют в бесконтактных детонаторах военных боеприпасов, в устройствах контроля проноса запрещенных веществ и предметов в аэропортах и других местах.
    2. датчик контрольно-измерительный. Используют для вывода измеренной цифры на экран оператора системы (пульт управления электростанцией; приборная панель автомобиля или летательного аппарата. ) или для вывода измеренной цифры на средство отображения датчика ручного.

    Датчик ручной это измерительный прибор (инструмент). Пример: измеритель радиации, вольтметр, амперметр, микрометр, лазерная рулетка.

    Датчик случайных чисел, датчик времени (часы) - это единственные датчики, не использующие окружающую среду для получения выходного сигнала, а создающие его самостоятельно.

    Датчик иногда неотделим от других функциональных материальных структур. Пример:

    1. датчик системы регулирования химсостава клетки одноклеточных организмов механически неотделим от других функциональных элементов клетки.
    2. в автоматическом клиноременном центробежном вариаторе в системе регулирования передаточного числа центробежные грузы это: датчики оборотов входного вала, усилитель управляющего сигнала, привод двигающий шкивы для регулирования передаточного числа. Здесь датчик неотделим от усилителя, от привода.
    3. в авиаракетах «Сайдуиндер» в подшипниках внутри управляемых аэродинамических плоскостей ракеты турбины-маховики: роллероны. Встречный поток воздуха раскручивает турбины-маховики в сотни об/сек. Гиромомент маховиков держит постоянной ориентацию осей маховиков, поворотом стабилизаторов выполняя угловую 3D-стабилизацию ракеты: не больше 1 радиан в секунду. Датчик неотделим от усилителя, от привода.
    4. вертолетный гиростабилизатор работает механически от соединенных с вращающимся кольцом автомата перекоса двух рычагов с грузами в концах: датчик неотделим от усилителя, от привода.
    5. в коллекторных электродвигателях постоянного тока коллектор это и датчик, и усилитель. Датчик неотделим от усилителя. В бесколлекторных двигателях датчик, усилитель разделены.

    Что входит в конструкцию датчика неотделимого от других функциональных материальных структур, а что нет определяет выходной сигнал датчика: в конструкцию датчика в принципе не входит всё, что можно удалить из объекта с датчиком, не изменив выходной сигнал датчика.

    Тип исполнения:

    1. внешний датчик.
    2. датчик встроенный в микросхему.
    3. датчик встроенный в рабочий орган. Пример: оптоволоконный датчик удлинения в виде оптоволокна с зеркальным торцом с одного стороны и когерентным светодиодом с другого торца, вклеенный в между углеродными волокнами в углепластиковых конструкциях.

    Выходные сигналы датчиков по роду энергии: электрические, механические, пневматические, гидравлические. Виды датчиков: датчик давления (абсолютного давления, разности давления, избыточного давления, разрежения), датчик расхода (ультразвуковые, электромагнитные, кориолисовые, вихревые, механические, перепадомеры), датчик уровня жидкости (инфракрасный, радарный, ультразвуковой, емкостный, поплавковый), датчик вибрации (пьезоэлектрический, вихретоковый), датчик влажности, датчик теплового потока, термометр, расходомер, барометр, фотодатчик, датчик углового, линейного положения, датчик перемещения (абсолютный шифратор, относительный шифратор, LVDT), датчик силы, угла (сельсин, преобразователь угол - код, RVDT), ускорения, наклона, датчик приближения, радар, ультразвуковой, инфракрасный локатор, газовый датчик, датчик концентрации, датчик электромагнитных волн, сенсорный экран, терменвокс, датчик ультразвука, датчик струйный, датчик вектора поляризации, датчик радиоактивности (ионизационная камера, датчик прямого заряда), датчик элементарных частиц. В России равновероятно используют термины: датчик, сенсор.

    Датчики измерения давления

    О чем эта статья

    Из чего состоят датчики давления? Классификация по принципу действия, принцип работы каждого типа датчиков, преимущества и недостатки каждого. Также вы узнаете, на что нужно обращать внимание при выборе датчиков давления. Производители и дилеры датчиков давления.

    Вы также можете посмотреть другие статьи. Например, «Датчики температуры » или «Абсолютная влажность воздуха ».

    Датчик давления — это устройство, в котором выходные параметры зависят от давления исследуемой среды, будь то жидкость, газ или пар. Современные системы не могут обойтись без точных приборов этого типа, они используются в системах автоматизации различных отраслей: энергетика, пищевая промышленность, нефтяная и газовая отрасль и многие-многие другие. У нас в каталоге, есть раздел датчики давления с помощью которого, вы сможете выбрать и купить нужный вам датчик .

    В состав любого датчика давления входит:

    Активный датчик температуры датчик
    • первичный преобразователь давления с чувствительным элементом;
    • различные по конструкции корпусные детали;
    • схемы для повторной обработки сигнала.

    Классификация датчиков давления по принципу действия

    Оптические

    Оптические датчики давления могут быть построены на двух принципах измерения: волоконно-оптическом и оптоэлектронном.

    Волоконно-оптические

    Волоконно-оптические датчики давления являются наиболее точными и их работа не сильно зависит от колебания температуры. Чувствительным элементом является оптический волновод. Об измеряемой величине давления в таких приборах обычно судят по изменению амплитуды и поляризации проходящего через чувствительный элемент света. Более подробно об волоконно-оптических датчиках давления можно почитать в этом PDF документе .

    Оптоэлектронные

    Датчики этого типа состоят из многослойных прозрачных структур. Через эту структуру пропускают свет. Один из прозрачных слоев может изменять свои параметры в зависимости от давления среды. Есть 2 параметра, которые могут изменяться: первый это показатель преломления, второй это толщина слоя. На иллюстрации показаны оба метода, изменение показателя преломления — рисунок а, изменение толщины слоя — рисунок б.

    Понятно, что при изменении этих параметров будут меняться характеристики проходящего через слои света, это изменение будет регистрироваться фотоэлементом. Более подробно об оптоэлектронных датчиках давления можно почитать в этом PDF документе. К достоинствам датчика этого типа можно отнести очень высокую точность.

    Другое название таких датчиков — индуктивные. Чувствительная часть таких датчиков состоит их Е-образной пластины, в центре которой находится катушка, и проводящей мембраны чувствительной к давлению. Мембрана располагается на небольшом расстоянии от края пластины. При подключении катушки, создается магнитный поток, который проходит через пластину, воздушный зазор и мембрану. Магнитная проницаемость зазора примерно в тысячу раз меньше магнитной проницаемости пластины и мембраны. Поэтому, даже небольшое изменение величины зазора влечет за собой заметное изменение индуктивности.

    Имеет одну из наиболее простых конструкций. Состоит из двух плоских электродов и зазора между ними. Один из этих электродов представляет собой мембрану на которую давит измеряемое давление, вследствие, чего изменяется величина зазора. То есть, по сути, этот тип датчиков представляет собой конденсатор с изменяющейся величиной зазора. А как известно емкость конденсатора зависит от величины зазора. Емкостные датчики способны фиксировать очень маленькие изменения давления.

    Тоже очень простой измерительный прибор. Работает по принципу сообщающихся сосудов. На один из этих сосудов давить измеряемое давление. Давление определяется по величине ртутного столба.

    Пьезоэлектрические

    Чувствительным элементом датчиков этого типа является пьезоэлемент — материал, выделяющий эклектический сигнал при деформации (прямой пьезоэффект). Пьезоэлемент находится в измеряемой среде, он будет выделять ток пропорциональный величине изменения давления. Так как электрический сигнал в пьезоматериале выделяется только при деформировании, а при постоянном давлении деформирование не происходит, то этот датчик пригоден только для измерения быстро меняющегося давления.

    Пьезорезонансные

    Этот тип тоже использует пьезоэффект, только в отличие от прошлого типа тут используется обратный пьезоэффект — изменение формы пьезоматериала в зависимости от подаваемого тока. В датчиках данного типа используется резонатор (например пластина) из пьезоматериала, на которую нанесены с двух сторон электроды. На электроды по переменно подается напряжение разного знака, таким образом пластина изгибается то в одну то в другую сторону с частотой подаваемого напряжения. Но если на эту пластину подать силу, например мембраной чувствительной к давлению, то частота колебания резонатора изменится. Частота резонатора и будет показывать величину, с которой давление давит на мембрану, а она в свою очередь давит на резонатор.

    В качестве примера, на рисунке приведен пьезорезонансный датчика абсолютного давления. Он выполнен в виде герметичной камеры 1. Герметичность достигается соединением корпуса 2, основания 6 и мембраны 10, которая крепится к корпусу с помощью электронно-лучевой сварки. На основании 6 закреплены два держателя: 4 и 9. Держатель 4 крепится к основанию с помощью специально перемычки 3 и он держит силочувствительный резонатор 5. Держатель 9, установлен для крепления опорного пьезорезонатора 8.

    Мембрана 10 передает усилие через втулку 13 на шарик 6, закрепленный в держателе 4. Шарик 4 передает силу давления на силочувствительный резонатор 5.

    Провода 7 крепятся на основании 6 и служат для соединения резонаторов 5 и 8 с генераторами 17 и 16 Выходной сигнал абсолютного давления формируется схемой 15 из разности частот генераторов. Датчик давления помещен в активный термостат 18 с постоянной температурой 40 градусов Цельсия. Измеряемое давление подается через штуцер 12.

    Резистивные

    По-другому этот тип датчиков называет тензорезистивный. Тензорезистор — это элемент, изменяющий свое сопротивление в зависимости от деформирования. Эти тензоризисторы устанавливают на мембрану чувствительную к изменению давления. В итоге, при давлении на мембрану она изгибается и изгибает тензоризисторы, закрепленные на ней. Вследствие чего, сопротивление на них меняется и меняется величина тока в цепи.

    На какие параметры нужно обращать внимание при покупке датчиков давления

    1. Вид давления. Очень важно понимать какой вид давления необходимо измерять. Существует 5 типов: абсолютное, дифференциальное(относительное), вакуум, избыточное, барометрическое. Для лучшего понимания разницы между ними, рекомендуем прочитать статью «виды давления ».
    2. Диапазон измеряемого давления .
    3. Степенью защиты прибора. В разных отраслях использования датчиков будут разные условия эксплуатации, для которых необходимы разные степени защиты от проникновения воды и пыли. Определитесь, какую степень защиты электроприбора нужно выбрать именно вам.
    4. Наличие термокомпенсации. Температурные эффекты, такие как расширение материалов, могут наложить достаточно сильные помехи на выходные показания датчика. Если у вас происходят постоянное изменение температуры измеряемой среды, то термокомпенсация необходима. Обратите также внимание на границы температур. Например, у датчика ST250PG2BPCF есть термокомпенсация в пределах от -40 до 100 градусов Цельсия.
    5. Материал. Материал может оказать решающую роль при использовании датчика в агрессивных средах, в таком случае необходим выбор материала с высокой коррозийной стойкостью.
    6. Вид выходного сигнала. Важно определиться какой вид нужен вам. Аналоговый или цифровой? Если аналоговый, то какие диапазоны выходных сигналов и сколько проводов? Например, диапазоны могут быть 4. 20 мА.
    Рекомендуем также прочитать
    Датчик температуры ГАЗ,ЗИЛ,МАЗ (гайка) АВТОПРИБОР-К
    D0%98%D0%B3%D0%BE%D1%80%D1%8C" /% Игорь 11 февраля 2012 Адаптацию ХХ не делали.
    Канальный датчик температуры Siemens QAM2120.600 Канальный датчик температуры QAM2120.600 Ni1000