3. Датчики измерения давления

3.1 Общие сведения об измерении давлений

Единицы измерения давления. В соответствии международной системой СИ за единицу измерения давления принят Паскаль (Па), который равен давлению, создаваемому силой в 1 Ньютон, на площадь 1м².

В авиадвигателестроении для удобства выполнения расчетов и практического контроля параметров двигателя используются другие единицы измерения давления, соотношения между ними приведены в таблице 5.

Таблица 5 Единицы измерения давления

	Па	мм вод. ст.	мм рт. ст.	кг/см2	атм
Па	1	0.10197	7.5006 10-3	1.0197 10-5	9,86923 10-6
мм вод. ст.	9.80665	1	7.3556 10-2	10-4	9,67867 10-5
мм рт. ст.	133.332	13.5951	1	1.35951 10-3	1.31589 10-3
кг/см2	98066.5	10000	735.56	1	0.96786682
атм	101325	10332	760	1.0332	1

Часто используется внесистемная единица измерения давления бар, равная 1бар = 10⁵Па = 1.0197∙10⁴ мм вод. ст. = 750.06 мм рт. ст. = 1.0197 кг/см² = 0.986923 атм.

В ряде зарубежных стран кроме единицы измерения Паскаль используют фунт на квадратный дюйм (psi) и фунт на квадратный фут (psf). Между Паскалем и этими единицами измерения имеется соотношение:

1 psi = 6896.38 Па и 1psf = 47.837 Па

Измерение давления различаются по способу получения величины давления: абсолютное – получаемая величина отсчитывается от нуля (вакуума); избыточное – получаемая величина, превышение над атмосферным давлением; конструкция датчиков позволяет достаточно просто получить разность двух давлений – дифференциальное. Специальная конструкция датчиков позволяет измерять давление разряжения; и их модификация давления-разряжения. Современные датчики имеют соответствующие индексы ДА, ДИ, ДВ, ДИВ.

Для измерения величины пульсационного давления разработаны специальные быстродействующие датчики.

О

Рис. 11 Ионный манометр

бзор методов измерения давления. Для измерения давления вакуума используются ионные манометры Баярда-Алперта, который внешне напоминает вывернутую наизнанку вакуумную лампу – триод рис 11. Горячая нить накала испускает электроны, которые притягиваются к положительно заряженному аноду. На пути к аноду пучок электронов сталкивается с находящимися в трубке молекулами газа и создает положительно заряженные ионы, которые притягиваются к центральному электроду, потенциал которого близок к потенциалу нулевой шины (земли). Ионный ток в точности пропорционален молекулярной плотности газа, т.е. давлению. Ионные манометры используют в тех случаях, когда давление (вакуум!) измеряется в пределах 10^-3 до 10^-11мм рт. ст.

Для измерения давления в пределах от 1мм рт. ст. до 10^-3мм рт. ст. чаще всего используются манометры на основе термопар. Термопара с небольшим нагревателем помещается в среду, где необходимо измерить давление. Термопара с нагревателем “охлаждается” остаточным газом, уменьшается теплопередача через газ, при этом понижается выходное напряжение термопары.

Для измерения давления в пределах от 1мм вод. ст. до 10³мм вод. ст. следует применять датчики на основе кварцевых резонаторов. Измеряемое давление воздействует на сам кристалл кварца, в результате пропорционально меняется его частота. Вообще датчики на основе кварцевых резонаторов обеспечивают самое высокое разрешение и точность. Образцы, выпускаемые фирмой Paroscientific, обеспечивают точность 0.01% и стабильность 0.001%. Фирма Hewlett-Packard выпускает кварцевые манометры с полной шкалой 800 кг/см² и паспортным разрешением 0.7гс/см².

Для измерения абсолютного атмосферного давления в авиадвигателестроении разработаны специализированные датчики давления ДВБЧ-У (датчик высоты барометрический частотный унифицированный) с преобразователем выполненным.

Начиная с 1980г. распространились и стали наиболее популярными датчики давления с преобразователями на основе полупроводниковых тензорезисторов выращенных по технологиям кремний на сапфире или кремний на кремнии, перекрывающие диапазон от 0.1кПа до 40МПа моделей Сапфир-22, Зонд-10, АИР и т.п.

В диапазоне от 2МПа до 80МПа применяются струнные датчика моделей ДДВ, ПДВТ обладающие первоначальной точностью 0.1%, но имеющие сильную зависимость от окружающей температуры.

Для поверки и тарировки перечисленных выше датчиков промышленность выпускает прецизионные измерители давления с точностью не хуже 0.06%, отличающиеся достаточно большими габаритами и специфичными требованиями по монтажу и эксплуатации.