нім часом інтелектуальних перетворювачів, як правило, використовується автоматичне введення поправок на температуру. При цьому первинний перетворювач (тензорезисторний чутливий елемент) піддається попередній градуировке при різних значеннях температури. Ці градуювальні дані вводяться в пам'ять мікропроцесора інтелектуального перетворювача. При експлуатації перетворювача вимірюється температура і вихідний струм датчика, і шляхом апроксимації градуювальних даних обчислюється вимірюється тиск.
Схематичне зображення чутливих елементів показано на малюнку 3.6.
а) технологія КНС
б) технологія КНК
Малюнок 3.6 - Схематичне зображення тензорезисторних чутливих елементів
Зовнішній вигляд тензорезістроних чутливих елементів показаний на малюнку 3.7.
а) технологія КНК
б) відповідний вимірювальний перетворювач тиску
Малюнок 3.7 - Зовнішній вигляд тензорезисторного чутливого елемента
.3.2 Ємнісний метод
Схема, що пояснює принцип дії ємнісного вимірювального перетворювача тиску показана на малюнку 3.8.
- металева мембрана; 2 - нерухомий електрод; 3 - ізолятор; Р - вимірюється тиск
Малюнок 3.8 - Схема ємнісного вимірювального перетворювача тиску
Вимірюваний тиск сприймається металевою мембраною 1, що є рухомим електродом конденсатора. Нерухомий електрод 2 ізолюється від корпусу за допомогою ізолятора 3.
Залежність ємності З конденсатора від переміщення? мембрани 1, яке, у свою чергу, залежить від тиску, має вигляд:
, (3.2)
де e - діелектрична проникність середовища, що заповнює міжелектродний зазор;
S - площа електродів;
? 0 - відстань між електродами при тиску, рівному нулю.
Відомі керамічні або кремнієві ємнісні первинні перетворювачі тиску та перетворювачі, виконані з використанням пружної металевої мембрани. При зміні тиску мембрана з електродом деформується і відбувається зміна ємкості.
В елементі з кераміки або кремнію, простір між обкладинками зазвичай заповнене маслом або іншій органічній рідиною.
Вплив тиску викликає зміна положення вимірювальної мембрани центральної обкладки конденсатора, що призводить до зміни обох ємностей конденсаторів.
Перевагою чутливого ємнісного елемента є простота конструкції, висока точність і тимчасова стабільність, можливість вимірювати низькі тиску і слабкий вакуум. До недоліку можна віднести нелінійну залежність ємності від прикладеного тиску.
У ємнісних диференціальних вимірювальних перетворювачах тиску (малюнок 3.9) чутливий елемент складається з двох з'єднаних конденсаторів.
- капсульна захист; 2 - пластини конденсатора; 3 - чутлива мембрана; 4 - розділові мембрани; 5 - заповнює рідина
а) схема чутливого елемента (ємнісний осередки)
б) зображення чутливого елемента в розрізі
в) зовнішній вигляд
Малюнок 3.9 - Ємнісний диференційний вимірювальний перетворювач тиску
Ємнісні перетворювачі тиску застосовують для вимірювання швидко мінливого тиску з верхньою межею до 120 МПа.
.3.3 Резонансний метод.
Резонансний метод використовується в датчиках тиску на основі вібруючого циліндра, струнних датчиках, кварцових датчиках, резонансних датчиках на кремнії. В основі методу лежать хвильові процеси: акустичні або електромагнітні. Це і пояснює високу стабільність датчиків і високі вихідні характеристики приладу.
Приватним прикладом резонансного методу може служити резонансний вимірювальний перетворювач тиску з кремнієвим механічним резонатором - розробка фірми «Yokogawa» (DPHarp технологія). Кремнієвий резонатор є паралелепіпед плоскої форми, захищений герметичній капсулою і інтегрований в площину кремнієвої мембрани. Резонатор збуджується сигналом змінного струму і навколишнього магнітного поля. Залежно від знака прикладеного тиску резонатор розтягується або стискається, внаслідок чого частота його власних механічних коливань відповідно зростає або зменшується. Коливання механічного резонатора в постійному магнітному полі перетворюються в коливання електричного контуру, і, в підсумку, на виході чутливого елемента утворюється цифровий (частотний) сигнал, пропорційний величині вимірюваного тиску.
Схема, що пояснює принцип роботи кремнієвого резонатора, показана на малюнку 3.10.
Малюнок 3.10 - Схема, що пояснює принцип дії кремнієвого резонансного чутливого елемента
На малюнку 3.11 показаний зовнішній вигляд кварцового резонансного чутливого елемента, принцип дії якого аналогічний принципу дії розглянутих кремнієвих резонансних чутливих елементів, і відповідних вимірювальних перетворювачів тиску.
Малюнок 3.11 - Зовнішній вигляд кварцовогорезонансного вимірювального перетворювача тиску
Перевагою резона...
