Студопедия
Новини освіти і науки:
МАРК РЕГНЕРУС ДОСЛІДЖЕННЯ: Наскільки відрізняються діти, які виросли в одностатевих союзах


РЕЗОЛЮЦІЯ: Громадського обговорення навчальної програми статевого виховання


ЧОМУ ФОНД ОЛЕНИ ПІНЧУК І МОЗ УКРАЇНИ ПРОПАГУЮТЬ "СЕКСУАЛЬНІ УРОКИ"


ЕКЗИСТЕНЦІЙНО-ПСИХОЛОГІЧНІ ОСНОВИ ПОРУШЕННЯ СТАТЕВОЇ ІДЕНТИЧНОСТІ ПІДЛІТКІВ


Батьківський, громадянський рух в Україні закликає МОН зупинити тотальну сексуалізацію дітей і підлітків


Відкрите звернення Міністру освіти й науки України - Гриневич Лілії Михайлівні


Представництво українського жіноцтва в ООН: низький рівень культури спілкування в соціальних мережах


Гендерна антидискримінаційна експертиза може зробити нас моральними рабами


ЛІВИЙ МАРКСИЗМ У НОВИХ ПІДРУЧНИКАХ ДЛЯ ШКОЛЯРІВ


ВІДКРИТА ЗАЯВА на підтримку позиції Ганни Турчинової та права кожної людини на свободу думки, світогляду та вираження поглядів



Контакти
 


Тлумачний словник
Авто
Автоматизація
Архітектура
Астрономія
Аудит
Біологія
Будівництво
Бухгалтерія
Винахідництво
Виробництво
Військова справа
Генетика
Географія
Геологія
Господарство
Держава
Дім
Екологія
Економетрика
Економіка
Електроніка
Журналістика та ЗМІ
Зв'язок
Іноземні мови
Інформатика
Історія
Комп'ютери
Креслення
Кулінарія
Культура
Лексикологія
Література
Логіка
Маркетинг
Математика
Машинобудування
Медицина
Менеджмент
Метали і Зварювання
Механіка
Мистецтво
Музика
Населення
Освіта
Охорона безпеки життя
Охорона Праці
Педагогіка
Політика
Право
Програмування
Промисловість
Психологія
Радіо
Регилия
Соціологія
Спорт
Стандартизація
Технології
Торгівля
Туризм
Фізика
Фізіологія
Філософія
Фінанси
Хімія
Юриспунденкция






Тема 13. Електричні манометри та вакуумметри

 

Дія даних приладів грунтується на прямому чи непрямому

перетворенні тиску в електричний параметр, який має з ним

функціональний зв’язок.

Ці прилади застосовуються головним чином в лабораторній

практиці для проведення відповідних досліджень.

 

-Манометрелектричногоопору

Дія приладу грунтується на зміні електричного опору

провідника (одношарова котушка діаметром порядка 8 мм

намотана, наприклад, манганіновим проводом, діаметром

0,05мм, електричний опір якої становить 180…200 Ом) під дією

зовнішнього надлишкового тиску.

Якщо позначити електричний опір провідника (котушки)

через R , тиск через p а зміну опору через ∆R , то можна

записати

∆ =R kRp , (13.1)

де k - п’єзокоефіцієнт, величина якого залежить від матеріалу

(для манганіна він знаходиться в межах ( 2,0...2,5 10) −7 м Н2/ ).

З (13.1) видно, що

/ ( )

p = ∆R kR . (13.2)

Для вимірювання опору можна застосувати будь-який

вимірювач електричних опорів, наприклад, електронний

зрівноважений міст (див. рис. 13.1).

Іншим чутливим елементом манометра електричного опору є

комбінований перетворювач з мембранами (рис.12.6 і рис.12.7)

та тензорезисторного перетворювача (рис. 13.1).

При вимірюванні тиску можна також користуватись

формулою (13.2). Опір R тензорезисторного перетворювача при

температурі 200C звичайно становить 80…600 Ом.

Електрична вимірювальна схема в цьому випадку аналогічна

попередній (рис. 13.1).

 

 


 

 

Рис. 13.1. Вимірювальна схема тензорезистивного манометра

 

На рис. 13.1 деформація вимірювальної мембрани під дією


зовнішнього тиску


p


призводить до деформації


тензорезисторного перетворювача R1, який увімкнено в одне з

плечей вимірювального мосту. В інші плечі увімкнено постійні

резистори R2, R3та R4. В результаті цього відбувається

розбаланс вимірювального мосту, який перетворюється

електронним блоком в уніфікований вихідний електричний

сигнал що надсилається до вторинного вимірювального приладу

манометра.

До переваг тензорезистивних перетворювачів відноситься

лінійність характеристики ( )

R = f p та незначна інерційність,

до недоліків - мала чутливість і залежність від температури.

- Ємнісніманометри

Схема вимірювального перетворювача тиску, яка оснащена

мембраною та ємнісним перетворювачем наведена на рис.13.2.

 



 

Рис. 13.2. Схема ємнісного перетворювача тиску

 

Вимірюваний тиск сприймається металевою мембраною 1,

яка є рухомим електродом ємнісного перетворюючого елемента.

Нерухомий електрод 2 ізолюється від корпусу з допомогою

ізоляторів. Залежність ємності C перетворювального елемента

від переміщення ä визначається з (1.3).


Для перетворення


C = f ( )


в сигнал вимірювальної


інформації звичайно використовують вимірювальні мости

змінного струму (високочастотні) або резонансні LC -контури.

Ємнісні манометри застосовують для вимірювання тиску до

120 МПа. Товщина мембрани дорівнює 0,05…1 мм. Основна

похибка вимірювання становить ± (0, 2...5,0 %)

 

-П’єзоелектричніманометри

В основу дії цих перетворювачів покладено перетворення

вимірюваного тиску в силу за допомогою деформаційного

чутливого елемента і подальшого перетворення цієї сили в


сигнал


вимірюваної


інформації


п’єзоелектричним


перетворювачем (див. п.4, стор.12).

На рис. 13.3 показано схему п’єзоелектричного

перетворювача тиску в п’єзоелектричному манометрі.

 

 



 

Рис. 13.3. Схема п’єзоелектричного перетворювача тиску

 

Вимірюваний тиск p перетворюється мембраною 4 в силу,

яка викликає стискання стовпчиків кварцевих пластин 2,

діаметром 5 мм і товщиною 1 мм.

Електричний заряд Q , що виникає, через виводи 1 подається

на електронний підсилювач 5.

Величина заряду Q зв’язана з вимірюваним тиском p

залежністю

Q kFp , (13.3)

де k - п’єзоелектричний коефіцієнт (для кварца

k = 2,1 10−12 Кл Н/ ); F - ефективна площа мембрани.

Для зменшення інерційності перетворювача, об’єм камери 3

максимально зменшують.

Оскільки частота власних коливань системи «мембрана-

кварцеві пластини» складає десятки кілогерц, то вимірювальні

перетворювачі цього типу мають високі динамічні

характеристики, що обумовлює їх широке застосування при

контролі тиску в системах з швидкоплинними процесами.

Межа вимірювання тиску такими манометрами становить

2,5…100,0 МПа.

Клас точності 1.5; 2,0.

У зв’язку з витоком заряда з кварцевих пластин

вимірювальні засоби такого типу не використовують для

вимірювання статичних тисків.

 

 


-Теплопровідніманометри

При низьких тисках, коли довжина вільного пробігу молекул


співмірна


з


геометричними


розмірами


системи,


теплопровідність газу залежить від тиску.

Цю залежність використовують в теплопровідних

манометрах, які застосовують для вимірювання тиску газів в

межах від 0,0133 до 1333 Па.

Манометр складається з нагрівача і термометра

(терморезистивного чи термоелектричного), який поміщено у

посудину, де контролюється тиск.

На рис.13.4 наведено схему теплопровідного манометра

низького тиску з терморезистором, який увімкнено у мостову

схему.

 

Рис. 13.4. Схема теплопровідного манометра з терморезистором

 

В два плеча мостової схеми увімкнено металеві або

напівпровідникові терморезистори Rtі RK, які нагріваються

електричним струмом, а в інші плечі – постійні резистори R1і

R2.

Резистор Rtзнаходиться у вимірюваному середовищі.

Резистор RKвиконує роль температурного компенсатора і

запаяний у балон.

З зміною тиску газу змінюється його теплопровідність, що

призводить до зміни електричного опору Rt, а звідси до

розбалансу вимірювального мосту.

В манометрах з термоелектричним термометром (рис.13.5)

вимірюється не опір, а температура провідника. Температуру

вимірюють термоелектричним термометром, термо-ЕРС якого є

функцією вимірюваного тиску.



 

 

Рис. 13.5. Схема манометра з термоелектричним термометром

 

Манометр (рис. 13.5) складається з нагрівача 1 та

термоелектричного термометра 2, що вимірює його

температуру. Елемент нагрівається від джерела струму 3, термо-

ЕРС термопари вимірюється мілівольтметром 4. Елемент 1

нагрівається до температури порядка 2000C .

Теплопровідні манометри градуюються по відповідному

газу, для якого вони призначені.

 

-Іонізаційнівакуумметриіманометри

Іонізаційні вакуумметри з розжареним катодом призначені

для вимірювання вакууму в межах від 133,3 до 133,3 10−5 МПа.

Дія вакуумметра грунтується на іонізації молекул газу

потоком електронів, які випускає розжарений катод або

радіоактивна речовина. В першому випадку перетворювачем є

триелектродна манометрична лампа, балон 1 якої з’єднано з

вимірюваним середовищем (рис. 13.6).

 

 


 

Рис. 13.6. Схема іонізаційного вакуумметра

 

В балоні знаходиться вольфрамова нитка (катод) 2, сітка 3 і

анод-коллектор 4. Електрони, що вилітають з катоду,

притягуються позитивно зарядженим анодом. В залежності від

тиску p газу, електрони на своєму шляху іонізують більше чи

менше число молекул.

Іони збираються колектором і створюють струм, сила IK

якого пропорційна силі анодного струму Iaі тиску газу

I = kI p . (13.4)


K


a


де k - коефіцієнт пропорційності, який залежить від

геометричних розмірів перетворювача і складу газу.

В іншому випадку при незначних вимірюваних тисках і

невеликих розмірах радіаційних манометрів ефективніше

застосовувати á -випромінювання, яке характеризується

найвищою іонізаційною здатністюна 1 см довжини пробігу

частинки.

Принципова схема приладу для вимірювання тиску газу з

радіоізотопним іонізатором, який розміщено всередині камери,

наведено на рис. 13.7.

 

 



 

Рис. 13.7. Схема á - іонізаційного манометра

1 – іонізаційна камера; 2 – радіоактивний ізотоп (випромінювач); 3 –

колектор іонів; 4 і 5 – екрани; 6 – подільник; 7 – вимірювальний прилад

 

Якщо розміри іонізаційної камери менші довжини пробігу

á -часток, то сила іонізаційного струму Iiна від’ємно

зарядженому колекторі буде лінійною функцією тиску p

Ii= kp , (13.5)

де k - постійна приладу.

Для зменшення впливу зовнішніх чинників іонізаційні

камери монтуються в одному корпусі з першим каскадом

електронного підсилювача.

В якості випромінювача можуть бути ізотопи радія, торія,

полонія тощо.

 

 


Змістовий модуль 5. Вимірювання кількості та витрат

 


Читайте також:

  1. U – подібні манометри
  2. Б- не збуджена ділянка мембрани , на яку діють електричні струми збудженої ділянки. Стрілками показано напрям струмів, кружечками – дійсне переміщення іонів.
  3. Багатоконтурні лінійні електричні ланцюги
  4. БІОЕЛЕКТРИЧНІ ПОТЕНЦІАЛИ
  5. Біоелектричні явища в тканинах: будова мембран клітини, транспорт речовин через мембрану, потенціал дії та його розповсюдження.
  6. Біоелектричні явища і збудження в тканинах.
  7. ВНУТРІШНЬОЗАВОДСЬКІ ЕЛЕКТРИЧНІ МЕРЕЖІ.
  8. Деформаційні манометри
  9. Діелектричні втрати
  10. ДІЕЛЕКТРИЧНІ ВТРАТИ
  11. Діелектричні втрати
  12. Діелектричні втрати в газах




Переглядів: 2550

<== попередня сторінка | наступна сторінка ==>
Прилади видимого рівня | Тема 17. Поплавкові і гідравлічні рівнеміри

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

 

© studopedia.com.ua При використанні або копіюванні матеріалів пряме посилання на сайт обов'язкове.


Генерація сторінки за: 0.007 сек.