По принципу действия деформационные манометры требуют для своей градуировки применения методов и средств, основанных на абсо­лютных методах воспроизведения давления. Повышение их точности, в принципе, ограничено точностью применяемых при градуировке жид­костных и поршневых эталонов, которая характеризуется погрешностя­ми порядка 1 • 10~5 — 5 • 10~5. Это позволило уже в настоящее время создать образцовые деформационные манометры, погрешности которых не превышают 2,5 • 10~4 -5 • 10~4
(0,025-0,05 %). Дальнейшее повы­шение точности деформационных манометров в связи с их недостаточно высокой долговременной стабильностью возможно лишь при условии периодической корректировки показаний в процессе эксплуатации, что может быть достигнуто как путем периодического сравнения показаний деформационного манометра с показаниями точного и стабильного пор­шневого манометра, так и другими способами. Например, фирмой „Druck Ltd" (Англия), для этих целей разработан цифровой манометр типа DPJ501, в котором аналоговые выходные сигналы полупроводни­кового датчика давления автоматически корректируются вибрационно-частотным датчиком давления типаNT3080фирмы „Solartron" (Англия). При этом погрешность измерения не превышает 0,015 %.

Одно из важнейших направлений развития точных деформационных манометров — разработка портативных образцовых переносных мано­метров, пригодных для контроля рабочих средств измерений на месте их эксплуатации. Так, на основе полупроводниковых датчиков давления и современной электроники фирмой „Druck Ltd" разработан переносной образцовый манометр типа DPJ600 класса точности 0,1, модификации которого предназначены для измерения избыточного давления в диапазо­нах от 0-7,5 кВ до 0-7 МПа; абсолютного давления от 0-35 кПа до 0-3,5 МПа и разности давлений от 0—7,5 до 0—1000 кПа. Погрешность, вы­зываемая совместным влиянием нелинейности, гистерезиса и воспроиз­водимости, не превышает ±0,1 % для диапазонов до 3,5 МПа и ±0,2 % для диапазонов до 7 МПа. Дискретность цифрового отсчета 5 • 10~5 (0,005 %). Температурный коэффициент чувствительности не превышает 0,02 %/°С. Габаритные размеры ЗО5Х180Х110 мм, масса 4 кг.

Переносной манометр содержит переключатели единиц измерений и диапазонов измерений, ручной насос, регулятор объема, корректор ну­ля и штуцер для подключения измеряемого давления. Питание прибора осуществляется от батареек напряжением 12 В или от внешнего источни­ка питания.

Однако, основное назначение деформационных манометров состоит в удовлетворении потребностей различных отраслей промышленности в измерении давления, так как в каждой отрасли существуют свои тре­бования к условиям эксплуатации, формам представления информации, точности и надежности, необходимым габаритным размерам и массе, стоимости приборов и пр.

Все это требует совершенствования различных параметров и свойств деформационных манометров, специфика которых определяется их на­значением и принципом действия.

К контрольному вопросу № 8

Вы правильно ответили на вопрос. Несмотря на сведение к минимуму нелинейности УЧЭ, необходимо принимать во внима­ние нелинейность цепи обратной связи и в первую очередь — не­линейность силового электромагнита.

Выпускаемые десятками миллионов штук общепромышленные стре­лочные деформационные манометры с механическим преобразованием давления, требования к точности которых относительно невысоки (6р > > 1 %), в конструктивном отношении радикальной модернизации не тре­буют. Основная задача состоит в повышении качества изготовления с целью достижения долговечности и надежности и, в первую очередь, улучшении таких метрологических характеристик деформационных манометров, как нелинейность и вариация показаний. Необходимо так­же дальнейшее совершенствование материалов УЧЭ с целью понижения их чувствительности к изменениям температуры.

Деформационные манометры, основанные на электрических мето­дах преобразования (индуктивные, емкостные и др.), обеспечивая доста­точно высокую точность, нуждаются в совершенствовании методов защи­ты их электрических цепей от воздействия внешних электрических и магнитных полей, особенно при необходимости размещения на расстоя­нии УЧЭ и электроники.

Дальнейшее развитие получают металлические и полупроводниковые тензорезистивные деформационные манометры.

Фирмой „Statham Instr" (США) разработаны тонкопленочные ме­таллические резистивные датчики Р1000, способные без регулировки стабильно работать в условиях бурения в море в течение более 5 лет. Технология изготовления тензорезистора основана на напылении в ваку­уме металлической пленки на керамическую подложку, предварительно нанесенную на мембрану из нержавеющей стали. Датчик защищен от воз­действия внешней среды двойным корпусом, приваренным к основанию.

Технология изготовления кремниевых полупроводниковых тензо-датчиков в настоящее время отработана достаточно хорошо и ее совер­шенствование будет продолжаться по мере развития микроэлектроники. Однако при температуре выше 200е
С полупроводниковый кремний те­ряет свою тензочувствительность, превращаясь в обычный проводник, что не допускает их применение в условиях высоких температур (внутри работающих автомобильных и реактивнйгс двигателей, в буровых уста­новках глубокого бурения и пр.). Весьма перспективна для этих целей замена кремния на карбид кремния (карборунд). В настоящее время уже созданы транзисторы из карбида кремния на подложке из его окис­лов, нанесенной на металлическую мембрану. Полупроводниковые свой­ства такого тензорезистора при температуре 650 С аналогичны свойст­вам обычного кремниевого тензорезистора при температуре 20°С.

В настоящее время проводятся также разра тки полупроводнико­вых тензорезисторов, предназначенных для работы в условиях низких температур (сверхпроводящие магнитные системы термоядерных уста­новок, криогенные накопители энергии;" реактивные двигатели на сжи­женном водороде и пр.) в диапазоне от 2 до 100 К (от —271 до — 173° С). В этих условиях чистые полупроводники превращаются в диэлектрики. Введение в кремний примесей позволяет сохранить тензочувствитель-ность, хотя она существенно снижается. В нашей стране разработан дат­чик такого типа. Основанный на структуре КНС датчик „Криос ДА" наи­более перспективен в диапазоне давлений от 0,1 до 10 МПа. Основная по­грешность 1 %, дополнительная погрешность не превышает 2 % в диапазо­не 4—77 К и 4 % — в диапазоне температур 77—300 К.

К контрольному вопросу № 8

Вы ошиблись. Силовая компенсация позволяет существен­но уменьшить нелинейность УЧЭ. Однако при этом не устраняет­ся нелинейность цепи обратной связи, величина которой доходит до 50 % предела основной допускаемой погрешности.

Вам следует еще раз просмотреть разд. 4.3.

В связи с широким внедрением ЭВМ в системы контроля, регулиро­вания и управления производственными и технологическими процессами наметилась тенденция разработки совместных с ними миниатюрных мик­ропроцессорных аналого-цифровых преобразователей, встроенных в по­лупроводниковые датчики (например, датчик ST-3000 с погрешностью 0,1 %, разработанный американской фирмой „Honeuwell". Однако указанное не исключает дальнейшее развитие современных относитель­но дешевых полупроводниковых датчиков.

Обратите внимание: