2.2.6. Магнитомодуляционные преобразователи

Действие магнитомодуляционных преобразователей основано на изменении магнитного состояния (магнитной проницаемости) ферромагнитного материала при его намагничивании одновременно постоянным и переменным магнитными потоками. Модуляция создается из счет нелинейных свойств магнитной цепи. Примером может служить магнитомодуляционный преобразователь перемещений. Принцип его действия показан на рис. 2.22. На сердечник намотана обмотка, которая через резистор подключена к источнику переменного тока. При введении магнита в с ердечник индукция в сердечнике увеличивается и магнитная проницаемость материала и индуктивность обмотки падают. Падение напряжения на сопротивлении нагрузки, являющейся выходной величиной датчика положения, растет. Компенсационный принцип измерения реализуется введением дополнительной обмотки обратной связи, питаемой постоянным током.

2.3. Приборы для измерения давления

Промышленностью выпускается широкая номенклатура средств измерения давлений и разности давлений, как показывающих так и преобразующих. Приборы для измерения давлений и разности давлений называются манометрами. Они подразделяются на барометры, манометры избыточного давления, вакуумметры и манометры абсолютного давления. Манометры, предназначенные для измерения давлений или разряжений в диапазоне до 40 Кпа, называются напорометрами или тягомерами. Тягонапорометры имеют двухстороннюю шкалу до 20КПа. В зависимости от принципа, используемого для преобразования силового воздействия на чувствительный элемент в показания или пропорциональное изменение другой величины, они делятся на жидкостные, деформационные, электрические, ионизационные и грузопоршневые. В жидкостных манометрах давление уравновешивается давлением столба жидкости, по высоте которого определяется давление. В деформационных манометрах используется зависимость деформации чувствительного элемента или развиваемой им силы от измеряемого давления. Пропорциональная давлению деформация преобразуется в показания или изменение выходного сигнала. В соответствии с используемым чувствительным элементом деформационные манометры подразделяются на трубчато-пружинные, сильфонные и мембранные. К электрическим приборам для измерения давления относятся манометры с тензопреобразователями и пьезопреобразователями. Чувствительным элементом манометров с тензопреобразователями является мембрана, на которой размещены проволочные, фольговые или полупроводниковые тензорезисторы. При деформации мембраны под действием контролируемого давления сопротивление резисторов меняется. Принцип действия пьезоэлектрических манометров основан на пьезоэлектрическом эффекте ( возникновении электрических зарядов на поверхности сжатого кристалла).

Рассмотрим устройства с электрическим выходным сигналом как приборы “электрической ветви” ГСП. Измерительные преобразователи давления являются бесшкальными приборами и предназначены для получения унифицированного сигнала о давлении жидкостей, газов и пара.

МПЭ-МИ - малогабаритные измерительные преобразователи (магнитомодуляционные с компенсацией магнитных потоков) для измерения избыточного давления и преобразования в унифицированный выходной сигнал (0-5, 0-20, 4-20ма). Чувствительным элементом является трубчатая пружина, которая под действием давления перемещает магнит. Изменение магнитного потока компенсируется выходным сигналом обратной связи. Верхние пределы измерения 0.1, 0.16, ...40, 60 МПа. Класс точности 0.6, 1, 1.5.

ИПД- измерительные преобразователи для прецизионного измерения давления в системах автоматического контроля и управления. Преобразователь требует особой калибровки. Выходной сигнал 0-1 и 0-10В. Выходной каскад имеет высокое выходное сопротивление и входное сопротивление последующей цепи должно быть не менее 20 Мом. Прибор выпускается в 4 моделях. Модель 89005 рассчитана на давление 1.6, 2.5,...60КПа.

Наибольшее распространение получили измерительные преобразователи типа "САПФИР-22", которые предназначены для работы в системах автоматического контроля и управления. Они обеспечивают преобразование избыточного, абсолютного, разряжения и разности давлений в унифицированный токовый выходной сигнал. Принцип действия основан на использовании тензоэффекта в полупроводниковом материале. Прибор имеет множество модификаций, от которых зависит класс точности (0.25- 0.5) и пределы измерений. Приборы этого типа позволяют измерять избыточное давление от 0.25 до 100МПа, разряжение от 0.125КПа до 0.1МПа. Преобразователь состоит из измерительного блока и электронного устройства. Преобразователи различных модификаций имеют унифицированное электронное устройство и отличаются лишь конструкцией измерительного блока. Измерительные блоки, в зависимости от пределов измерения, бывают двух типов: мембранные и мембранно-рычажные.

Питание преобразователей "САПФИР-22" - от блока питания 22БП-36 стабилизированным напряжением 36В. Блоки питания могут быть одно и двухканальные.

Питание взрывозащищенного измерительного преобразователя "САПФИР-22ЕХ" - от блока преобразователя сигналов БПС-24, обеспечивающего получение линейной зависимости между выходным унифицированным сигналом и измеряемым параметром, а также линеаризацию статической характеристики преобразователя при измерении расхода по методу перепада давления на сужающем устройстве.

Большую номенклатуру измерительных преобразователей выпускает фирма JUMO, которые имеют существенно меньшие габариты, чем преобразователи “Сапфир”. Чувствительным элементом в преобразователях является кремниевая мембрана с мостом на тензорезистивных элементах. В зависимости от типа выходного сигнала преобразователи имеют разные схемы подключения. Модификация прибора определяет наличие одного или двух предельных контактов и 3,5-разрядного жидкокристаллического индикатора.

Промышленностью выпускаются разнообразные показывающие манометры, некоторые из которых формируют дискретный выходной сигнал. Например, ЭКМ-1У - манометры с трубчатой пружиной и дискретным выходным сигналом, имеющие верхние пределы от 0.1 до 10МПа и мощность контактов 10ВА. Контакты допускают напряжение до 220в.

Выпускаются также показывающие сильфонные дифманометры ДСП и самопишущие ДСС, имеющие верхние пределы измерений от 0.6 до 16МПа в зависимости от модификации. Некоторые из них обеспечивают выдачу сигналов "Много" и "Мало" относительно заданного порога.

Для измерения малых перепадов давления существуют сильфонные напорометры и тягомеры, которые не только показывают величину, но и вырабатывают сигналы "Минимум", "Норма", "Максимум". Разрывная мощность контактов порядка 40ВА при токе 0.01 - 1А.

Например: НСП-16- напорометры с пределами 1,1.6,...40КПа,

ТМСП-16 - тягомер с пределами 1,1.6,...40КПа,

ТНСП-16 - тягонапорометр с пределами -3 3КПа.