Принципиальное отличие деформационных манометров от жидкостных и поршневых состоит в применении упругого чувствительного элемента (УЧЭ) в качестве первичного преобразователя давления. Чувствительный элемент, воспринимающий измеряемое давление, представляет собой упругую оболочку, которая обычно выполняется в форме тела вращения, причем толщина стенки оболочки существенно меньше ее внешних размеров. Под действием измеряемого давления упругая оболочка деформируется так, что в любой точке оболочки возникают напряжения, уравновешивающие действующее на нее давление.
Понятие „деформационный манометр" в общем виде может быть сформулировано следующим образом. Деформационный манометр — манометр, в котором измеряемое давление, действующее на упругую оболочку УЧЭ, уравновешивается напряжениями, которые возникают в материале упругой оболочки. Таким образом УЧЭ преобразует давление, являющееся входной величиной, в выходную величину, несущую измерительную информацию о значении давления. Для УЧЭ естественно выбрать в качестве выходной величины в зависимости от принципа действия деформационного манометра: перемещение заданной точки УЧЭ; напряжение в материале заданной точки и усилие, развиваемое УЧЭ под действием давления.
Выбор того или иного выходного сигнала УЧЭ определяет способы его дальнейшего преобразования для получения результатов измерения давления, а следовательно, и принцип действия деформационного манометра.
В технике измерения давления нашли применение два основных метода: метод прямого! преобразования и метод уравновешивающего преобразования (рис. ЗТ}.
По методу прямого преобразования (рис. 32, а) все преобразования информации о значении давления проводятся в направлении от УЧЭ через
УЧЭ |
1 |
|
|
пг |
Уг |
п„ |
|
И |
|
|
|
||||||
|
|
|
v, |
а |
|
|
у |
|
|
п7 |
пг |
|
п„ |
И |
|||
|
|
|
|
|||||
|
LI |
|
■Non |
) |
|
1 |
|
|
УЧЭ |
N |
|
fen |
ОП |
|
|
|
|
|
|
|
|
посредство промежуточных преобразователей Я1(
Я2, . . ., П„ к устройству И, представляющему результаты измерений давления в требуемой форме. При этом суммарная погрешность преобразования определяется погрешностями всех преобразователей, входящих в измерительный канал.
Рис. 32. Методы измерения давления |
Метод уравновешивающего преобразования (рис. 32, б) характеризуется тем, что используются две цепи преобразователей:
цепь прял ого преобразования, состоящая из цепи промежуточных преоб-разоватеггй Пи П2, ■ ■ ., П„, выходной сигнал которой Увых поступает на указа-.ель результата измерений И и одновременно на цепь обратного преобразования, состоящей из преобразователя ОП. Метод уравновешивания состоит в том, что усилие /У, развиваемое УЧЭ, уравновешивается усилием Won» создаваемым обратным преобразователем ОП выходного сигнала /вых цепи прямого преобразования. Поэтому на вход последней поступает ллшь отклонение заданной точки УЧЭ от положения равновесия. В отличие от предыдущего метода суммарная погрешность преобразования в данном случае почти полностью определяется погрешностью обратного преобразователя. Однако применение метода уравновешивания приводит к усложнению конструкции деформационного манометра. В зависимости от назначения и принципа действия отдельные звенья измерительных цепей деформационных манометров могут конструктивно выполняться в виде самостоятельных блоков. Во многих случаях, например, при жестких эксплуатационных условиях на объекте измерения (повышенная или пониженная температура, высокий уровень вибраций, труднодоступность места подключения и пр.) целесообразно свести к минимуму количество звеньев, находящихся непосредственно на объекте. Конструктивная совокупность этих измерительных элементов с обязательным включением в нее УЧЭ называется датчиком. В то же время указатель результата измерений должен находиться в месте с более благоприятными условиями, удобном для наблюдателя. Это же касается и остальной части измерительной цепи. Блочный принцип построения целесо-
образен также и с точки зрения изготовления манометров на разных предприятиях при массовом производстве.
В этой связи следует остановиться н.а часто применяемом понятии „измерительный преобразователь давления" (ИПД). В принципе, ИПД — это составная часть измерительной цепи многих современных деформационных манометров, включающая промежуточный преобразователь с унифицированным выходным сигналом. Поэтому выделение ИПД в самостоятельный раздел нецелесообразно из-за неизбежности повторов при их описании. В то же время ИПД по функциональным возможностям имеет более широкое применение, чем манометры.
Обратите внимание: