Преобразователь состоит из измерительного блока и электронного устройства.
Измеряемое давление воздействует на мембрану тензопреобразователя измерительного блока, вызывает линейную деформацию чувствительного элемента и изменение электрического сопротивления тензорезисторов тензопреобразователя.
Электронное устройство датчика преобразует это изменение сопротивления в токовый выходной сигнал.
Чувствительным элементом тензопреобразователя является пластина из монокристаллического сапфира с кремниевыми пленочными тензорезисторами («кремний на сапфире»), прочно соединенная с металлической мембраной тензопреобразователя.
Схема преобразователей Сапфир-22 ДИ моделей 2150, 2160, 2170 представлена на рисунке 24.
Рис. 24 — Схема преобразователей Сапфир-22 ДИ моделей 2150, 2160, 2170
Мембранный тензопреобразователь 1 размещен внутри основания 2. Внутренняя полость 3 тензопреобразователя заполнена кремнийорганической жидкостью и отделена от измеряемой среды металлической гофрированной мембраной 4, которая приварена к основанию 2 по наружному контуру. В камеру 5 фланца 6 подается измеряемое давление. Фланец уплотнен прокладкой 7. Полость 8 сообщена с окружающей средой. Измеряемое давление воздействует на металлическую мембрану 4 и через жидкость действует на мембрану тензопреобразователя. В результате мембрана тензопреобразователя прогибается, что вызывает изменение сопротивления тензорезисторов.
Стартовое положение
Стартовое положение прибора в данной лабораторной работе представлено на рисунке 25.
Рис. 25 — Внешний вид установки для испытания преобразователя Сапфир-22.
Порядок действий
1. Откройте вентили перед манометрами.
2. Включите прибор.
3. С помощью маховика, расположенного с правой стороны прибора, установите стрелку образцового манометра на отметку 5 Па.
4. Зафиксируйте в блокноте показания испытуемого манометра при прямом ходе и показания "Сапфир". Показания преобразователя будут выражены в десятых долях от номинального давления.
5. Установите большее значение давления, вращая маховик расположенный с правой стороны прибора, а затем вновь установите выбранное давление (5 Па) на эталонном манометре с помощью маховика. Зафиксируйте в блокноте показания испытуемого манометра при обратном ходе.
6. Повторите эксперимент для нескольких значений давления. Результаты измерений занесите в отчет.
Значения сопротивления для выполнения лабораторной работы:
1 группа — 4 Па; 11Па; 16Па; 19Па; 25Па.
2 группа — 8 Па; 13Па; 19Па; 24Па; 27Па.
3 группа — 9 Па; 14Па; 18Па; 21Па; 29Па.
4 группа — 6 Па; 10Па; 15Па; 20Па; 26Па.
5 группа — 7 Па; 12Па; 17Па; 22Па; 28Па.
7. Результаты измерений занесите в отчет.
Отчет по лабораторной работе должен содержать следующее:
1. Описание принципа действия, устройство преобразователей Сапфир-22 ДИ, техническую характеристику;
2. Схему включения приборов для проведения поверки преобразователя;
3. Определение основной и дополнительной погрешности;
4. Протокол поверки;
5. Выводы о пригодности поверяемого преобразователя к дальнейшей эксплуатации.
Таблица 9 — Протокол поверки манометра с использоанием преобразователя «Сапфир»
| № п/п | Значения выходного сигнала на преобразователе «Сапфир» | Значение измеряемого давления на преобразователе «Сапфир», МПа | Действительные значения давления, МПа | Погрешности | Вариация | ||||||
| Прямой ход | Обратный ход | Прямой ход | Обратный ход | ||||||||
| Δ | δ | γ | Δ | δ | γ | ||||||
| 1 | |||||||||||
| 2 | |||||||||||
| 3 | |||||||||||
| 4 | |||||||||||
| 5 | |||||||||||
Контрольные вопросы
1. Назначение, устройство и работа тензометрических преобразователей давления.
2. Виды преобразователей давления.
3. Схема включения преобразователя для поверки датчиков.
4. Погрешности тензометрических преобразователей.
5. Порядок выполнения поверки тензометрических преобразователей.
Лабораторная работа № 7
«Изучение приборов для измерения уровня»
Цель лабораторной работы
Изучение принципа действия и функциональной схемы ёмкостного уровнемера, конструкции датчиков, определение погрешности измерений.
Измерение уровня жидкости
Целью измерения уровня жидкостей и сыпучих тел является определение количества вещества в ёмкости и контроль за положением уровня в производственном аппарате при осуществлении технологического процесса. По характеру работы уровнемеры могут быть непрерывного и прерывистого (релейного) действия. Релейные уровнемеры срабатывают при достижении определённого уровня; они используются для сигнализации и поэтому называются сигнализаторами уровня.
Наиболее распространёнными приборами для измерения уровня жидкости являются указательные стёкла, поплавковые, гидростатические, электрические, изотопные и ультразвуковые уровнемеры.
В электрических уровнемерах положение уровня жидкости преобразуется в какой-либо электрический сигнал. Из электрических уровнемеров наибольшее распространение получили ёмкостные и оптические. В ёмкостных уровнемерах используются диэлектрические свойства контролируемых сред; в омических — свойство контролируемой среды проводить электрический ток.
При изменении высоты уровня агрессивных жидкостей, а также электропроводных жидкостей обкладки преобразователя выполняются из химически стойких сплавов и каждую из обкладок покрывают тонкими плёнками, обладающими высокими изолирующими свойствами.
