Все рассмотренные выше деформационные манометры основаны на методе прямого преобразования давления (см. рис. 32, а). Метод урав­новешивающего преобразования давления (см. рис. 32, б), хотя и менее распространен в технике измерения давления, но продолжает сохранять заметную роль в некоторых отраслях промышленности, в которой на­ходят применение манометры с силовым уравновешиванием двух типов: уравновешивание измеряемого давления пневматическим давлением (пневматическая силовая компенсация); уравновешивание измеряемого давления электромагнитными силами (электромагнитная силовая ком­пенсация) .

При этом во время уравновешивания силы, возникающей в первич­ном ЧЭ под действием измеряемого давления, силой, развиваемой цепью обратной связи, происходит незначительное перемещение первичного ЧЭ, независимо от. его жесткости, что позволяет в широких пределах варьи­ровать чувствительность измеряемой системы.

К контрольному вопросу № 7

Вы плохо усвоили принцип действия полупроводниковых преобразователей давления. Еще раз внимательно просмотрите разд. 4.4.

Манометры с пневматической силовой компенсацией. Принципиаль­ная схема манометра (преобразователя давления) с пневматической си­ловой компенсацией представлена на рис. 47. Измерительная система преобразователя состоит из сильфона 1, жестко связанного с рычагом 2, второй конец которого выполнен в форме плоской заслонки. Система обратной связи содержит сопло 3, которое перекрывается заслонкой при повороте рычага 2, дросселя 6 и сильфона 7, жестко связанного с рыча­гом, вдоль которого может передвигаться установочный ролик 8.

При воздействии измеряемого давления рк жидкости или газа на сильфон 1 возникает сила, стремящаяся повернуть рычаг 2 и тем самым прижать заслонку к соплу 3, которое с помощью дросселя 4 сообщено с источником давления питания. Благодаря этому давление в системе об­ратной связи повышается и после усилителя поступает в сильфон 7, свя­занный с рычагом и пружиной 5, развивая посредством установочного ролика 8 уравновешивающее усилие на рычаг 2. Давление, которое необ­ходимо для достижения равновесия измерительной системы, пропорцио­нально измеряемому давлению, причем коэффициент пропорциональнос­ти определяется эффективными площадями сильфонов 1 и 7 и соотноше­нием плеч рычагов. Этим достигается соответствие диапазона измеряемо­го давления ри диапазону выходного давления воздуха рВых» который

Рёых

Рис. 47. Схема преобразователя давления с пневмати­ческой силовой компенсацией

составляет. 20—100 кПа (стандартный выходной пневматический сиг­нал).

В нашей стране выпускается преобразователь разности давлений типа 13ДД11 (рис. 48). Измерительная система преобразователя содер­жит основание 1, к которому фланцами герметично, прикреплены раз­делительные мембраны 9. Центры мембран жестко соединены стерж­нем 10, в прорезь которого помещен нижний конец рычага 2 с пружиной 4, закрепленного на упругой опоре 3. Внутренняя полость основания 1 между мембранами 9 заполнена кремнийорганической жидкостью.

При подаче на разделительные мембраны измеряемой разности дав­лений на нижний конец рычага со стороны стержня действует сила, стре­мящаяся повернуть рычаг, верхний конец которого с помощью заслонки 5 увеличивает сопротивление при истечении сжатого воздуха из сопла 6, питаемого давлением РпиТ =140 кПа через постоянный дроссель. Бла­годаря этому давлению воздуха в цепи обратной связи, усиленное пнев-мореле 7, увеличивается до тех пор, пока усилие со стороны сильфона 8 не уравновесит усилие со стороны измеряемого давления. При достиже­нии равновесия измерительной системы измеряемая разность давлений определяется выходным давлением £>вых-

Преобразователи предназначены для эксплуатации при температуре окружающего воздуха от —50 до +80°С. Пределы допускаемой основной погрешности 0,6 и 1,0 %, верхние пределы измерений разности давлений в зависимости от модификации колеблются от 1 до 630 кПа при рабочем избыточном давлении от 2,5 до 40 МПа. Масса прибора от 5,2 до 14 кг, габаритные размеры от 197Х155Х100 до ЗООХ188Х140 мм. Достоинство преобразователя — его практически полная взрывобезопасность.

Аналогичные по своим ха­рактеристикам   преобразовате­ли  с пневматической силовой компенсацией   для  измерения абсолютного    и    избыточного .^       давления и разности давлений РВых  выпускаются   и   зарубежными фирмами „Siemens", „Guide — Regelarmafurer"   (ФРГ)   и др.

К контрольному вопросу №7

Материал разд. 4.4 Вами усвоен. Продол­жайте дальнейшее изуче­ние учебника.

Манометрические приборы с силовым электромагнитным уравновешиванием отличаются от всех других типов, рассмот­ренных ранее, тем, что в них путем использования обратной связи происходит сравнение электрической выходной вели­чины с входной механической. Следовательно, достигается со­стояние равновесия меэвду входной силой, возникающей в результате воздействия давле­ния на УЧЭ, и противоположно направленной силой, создавае­мой электрическим током, зна­чение которого является мерой

давления. Обладая очевидными достоинствами (долговременная стабиль­ность, практическая независимость статических и динамических характе­ристик от других характеристик УЧЭ), преобразователи с силовым урав­новешиванием имеют обычно относительно большие размеры и массу. Этим, в основном, объясняется их замена датчиками других типов во многих отраслях промышленности. Однако в тех областях науки и тех­ники, где требуется высокая точность измерений, эффективность приме­нения манометрических приборов с электромагнитной силовой компен­сацией не вызывает сомнений.

В нашей стране серийно выпускаются измерительные преобразовате­ли давления типа ИОД, предназначенные для прецизионных измерений в системах автоматического контроля, регулирования и управления тех­нологическими процессами. Преобразователь (рис. 49) состоит из чувст­вительного элемента (сильфона) 5, рычага 3 с опорой 4, двух механиз-

Рис. 49. Преобразователь давлении типа ИПД

мов обратной связи 7 и 7, индикатора рассогласования 6 дифференциаль­но-трансформаторного типа, нагрузочного устройства 2 и блока усилите­ля &

Преобразователь работает следующим образом. В чувствительный элемент 5 подается измеряемое давление, который преобразует это дав­ление в усилие, передаваемое на рычаг 3, что приводит к перемещению рычага и связанного с ним плуншера индикатора рассогласования 6. Ин­дикатор преобразует перемещение в управляющий сигнал переменного тока поступаюидай на вход блока усилителя 8, который преобразуется в выходной сигнал постоянного тока. Последний поступает одновремен­но в обмотки катушек силовых механизмов обратной связи 1 и 7 и на блок резисторов 11, преобразующих выходной сигнал усилителя в вы­ходной сигнал преобразователя в виде напряжения постоянного тока. В силовом механизме взаимодействие поля постоянного магнита с маг­нитным полем, которое создается током усилителя 8> протекающим по обмотке подвижной катушки, создает пропорциональное этому току усилие Обмотки катушек силовых механизмов 1 и 7 включены в проти­воположном направлении, поэтому моменты развиваемых ими сил скла­дываются и уравновешивают момент силы, создаваемый чувствительным элементом на плече L.

Прео разователь позволяет производить его самопроверку в процес­се эксплуатации. При этом нижний предел измерений корректируется при нулевом значении давления путем сообщения чувствительного эле­мента с атмосферой, а верхний предел измерений — наложением на рычаг 3 калибровочного шарика нагрузочного устройства 2.

Питание преобразователя производится от сети переменного тока на­пряжением 220 В понижающим трансформатором 9 и источником стаби­лизированного питания 10.

Модификации преобразователей позволяют измерять как избыточ­ное давление (рис. 52, а), так и разность давлений (рис. 52, б). В послед­нем случае измерительный механизм преобразователя помещается в гер­метичный корпус 13, в присоединительный штуцер которого подается меньшее из измерительных давлений.

Преобразователь в комплекте с блоком индикации 12 применяется в качестве образцового показывающего манометра с цифровым отсче­том.

Расчетное цифровое показание* блока индикации, соответствующее измеряемому давлению, определяется по формуле

•  II = U       •       Р~Pmin                                     (4 IT)

Ртах ~ Pmin

где С/щах — цифровое показание блока индикации, соответствующее верх­нему пределу измерений измеряемого давления; р — значение измеряе­мого давления; ртах
— верхний предел измерений; рт^ — нижний пре­дел измерений (для всех модификаций, кроме модификации с диапазо­ном измерений 20—100 кПарт^ = 0). Основные метрологические харак­теристики манометров ИПДЦ:

верхние пределы измерений от —10 до —100 кПа для вакуумметров; от 6 кПа до 16 МПа для манометров;

предел допускаемой основной погрешности от ±0,06 до ±0,25 % (в зависимости от диапазона измерений);

зона нечувствительности не превышает 0,01 %\

изменение показаний от влияния температуры не более 0,01 % на

icq

габаритные размеры преобразователя 100X468X220 мм, цифрового вольтметра Щ304 61X219X310, масса 16 кг.

Ограниченный объем книги не позволяет рассмотреть многие другие типы деформационных манометров, сведения о которых имеются в тех­нической литературе по технике измерения давления.

Контрольный вопрос № 8

Имеет ли место нелинейность статической характеристики в деформационных манометрах с силовой компенсацией? Да или нет?

Если „да" — см. с. 114, если „нет" — см. с. 115.

* Отсчет показаний производится по табло цифрового вольтметра.

Обратите внимание: