Міністерство освіти і науки України Національний університет Львівська політехніка Дослідження та перевірка тензорезисторних перетворювачів тиску Інструкція до лабораторної роботи №2 з курсу “Технологічні вимірювання ті прилади” для базового напрямку підготовки 6.0922500 “Автоматизація та комп’ютерно-інтегровані технології Затверджено на засіданні кафедри автоматизація теплових і хімічних процесів Протокол №____від_______ Львів 2002 Дослідження та перевірка тензорезисторних перетворювачів тиску. Інструкція до лабораторної роботи №2 з курсу “Технологічні вимірювання ті прилади” для базового напрямку підготовки 6.0922500 “Автоматизація та комп’ютерно-інтегровані технології” /Укл. Б.А. Кріль, Львів: Вид-во нац. ун-ту (Львівська політехніка(, 2002. - 7 с. Укладач: Кріль Б.А., доцент Відповідальний за випуск Пістун Є.П., д.т.н., професор Рецензенти: Савицький В.К. , Вашкурак Ю.З. Мета роботи: вивчити будову систем для вимірювання тиску з електричним вихідним сигналом на прикладі давачів “Сапфир-22” та методи переналагодження та конфігурування давачів тиску. Теоретичні відомості. Перетворювачі “Сапфир-22” призначені для неперервного перетворення значень надлишкового тиску, розрідження, абсолютного, гідростатичного тиску та різниці тисків в уніфікований струмовий сигнал 0(5, 4(20 та 0(20 мА. В залежності від значень вихідного струмового сигналу під’єднання перетворювача до вторинного пристрою здійснюється за двох- або чотирьохпровідною схемою. Схема перетворювачів “Сапфир-22ДИ-Вн” моделей 2150, 2160, 2170, “Сапфир-22ДИВ” моделі 2350:
рис.1 Тензоперетворювач 2 розміщений всередині основи 8. Внутрішня площина 3 тензоперетворювача заповнена кремнійорганічною рідиною і відділена від вимірюваного середовища металевою гофрованою мембраною 5, яка по зовнішньому контуру приварена до основи 8. Порожнина 9 з’єднана з атмосферою. Вимірюваний тиск подається в камеру 6 фланця 4, ущільнення з’єднання якого забезпечується прокладкою 7. Вимірюваний тиск діє на мембрану 5 і через рідину діє на структуру тензоперетворювача, викликаючи при цьому її прогин і зміну опорів тензорезисторів. Електричний сигнал від тензоперетворювача по провідниках передається до вимірювального електронного блоку 1. Перетворювачі “Сапфир-22ДА-Вн” моделей 2050 та 2060 відрізняються від описаних вище тим, що порожнина 9 вакумована і герметизована. Тим самим забезпечується вимірювання тиску по відношенню до вакууму, тобто вимірювання абсолютного тиску. Схема перетворювачів “Сапфир-22ДИ-Вн” моделей 2151, 2161, 2171, “Сапфир-22ДИВ” моделі 2351: рис. 2 Це простіша конструкція без розділення тензоструктури від вимірюваного середовища. Тензоперетворювач 3 розміщений всередині корпуса 5. Вимірюваний тиск подається в камеру 4 і діє на структуру тензоперетворювача, викликаючи при цьому її прогин та зміну опорів тензоперетворювачів. Порожнина 2 з’єднана з атмосферою. Електричний сигнал від тензоперетворювача по провідниках передається до вимірювального блоку електронного пристрою 1. Перетворювачі “Сапфир-22ДА-Вн” моделей 2051 та 2061 відрізняються від описаних вище тим, що порожнина 2 вакумована і герметизована для вимірювання абсолютного тиску. Схема перетворювачів “Сапфир-22ДА-Вн” моделей 2020, 2030, 2040:
Це перетворювачі на менші значення тисків. Збільшення чутливості забезпечується більшою площею мембран, на які діє вимірюваний тиск і важільною системою. Тензоперетворювач 4 розміщений всередині основи 9 і відокремлений від вимірюваного середовища металевою гофрованою мембраною 8. Мембрани 8 та 14 по зовнішньому контуру приварені до основи 9 і з’єднані між собою центральною стяжкою 6, яка з’єднана з кінцем важеля тензоперетворювача 5 з допомогою тяги 13. Вимірюваний тиск подається в камеру 7; порожнина 12 вакумована та герметизована для вимірювання абсолютного тиску. Фланець 10 ущільнений прокладкою 3. Дія вимірюваного тиску викликає прогин мембрани 8, деформацію тензоструктури 4 та зміну опору тензорезисторів. Електричний сигнал від тензоперетворювача передається від мембранного блоку в електронний пристрій 1 через гермоввід 2. Схема перетворювачів “Сапфир-22ДД-Вн” моделей 2410, 2420, 2430, 2440, 2444:
Це прилади для вимірювання різниці тисків. Вони вимірюють різницю двох тисків, причому жоден з них не є тиском оточуючого середовища. Такі перетворювачі мають витримувати можливі великі перевантаження без механічних пошкоджень. Це конструкція мембранно-важільного типу. Тензоперетворювач 4 розміщений всередині основи 9 в замкнутій порожнині 11, що заповнена кремній-органічною рідиною, та відокремлений від вимірюваного середовища металевими гофрованими мембранами 8. Мембрани 8 приварені по зовнішньому контуру до основи 9 і з’єднані між собою стяжкою 6, яка з’єднана з кінцем важеля тензоперетворювача 4 тягою 5. Фланці 10 ущільнені прокладкою 3. Дія вимірюваної різниці тиску (більший тиск подається в камеру 12) призводить до прогину мембран 8, деформації тензоструктури 4 та зміни опору тензорезисторів. Електричний сигнал від тензоперетворювача передається від вимірювального блоку в електронний пристрій 1 через гермоввід 2. Мембранний блок витримує без механічних пошкоджень і зміни функуцї перетворення дію одностороннього перевантаження робочим надлишковим тиском. Це забезпечується тим, що при такому перевантаженні одна з мембран 8 лягає на спряжену поверхню основи 9. Перетворювачі “Сапфир-22ДВ-Вн” відрізняються тим, що вимірюваний тиск подається в камеру 12, а камера 7 з’єднана з атмосферою. Схема перетворювачів “Сапфир-22ДД-Вн” моделей 2450, 2460, 2464:
Це конструкція на більші значення різниці тисків. Вній відсутній важільний механізм. Тензоперетворювач 4 розміщений всередині корпуса 8 і відокремлений від вимірювального середовища металевими гофрованими мембранами 7. Внутрішні порожнини 6 і 10 заповнені кремній-органічною рідиною. Фланці 9 ущільнені прокладками 3. Вимірювана різниця тисків діє на мембрани 7 і через рідину на структуру тензоперетворювача, викликаючи зміну опору тензорезисторів. Електричний сигнал від тензоперетворювача передається від вимірювального блоку в електронний пристрій 1 через гермоввід 2. Захист від перевантажень теж здійснюється спряженням поверхонь основи і розділюючи мембран. Мембранні блоки витримують одностороннє перевантаження такими значеннями тисків: до 16 МПа – перетворювачі моделі 2450; до 25 МПа – перетворювачі моделі 5460; до 40 МПа – моделі 2464; Для вимірювання гідростатичних тисків використовують перетворювачі “Сапфир-22ДГ-Вн” моделей 2520, 2530,2540, схема яких наведена нижче:
Порядок виконання роботи. Ознайомитись з конструкцією досліджуваного перетворювача та зібрати систему вимірювання тиску в складі: задавача тиску і зразкового засобу для вимірювання тиску, блоку живлення перетворювача, промислового вторинного приладу та зразкового міліамперметра. Розрахувати значення тисків при яких буде вестись перевірка перетворювача. Задати розраховані значення тиску на вхід перетворювача, зробивши хід вверх та вниз, і визначити основну приведену похибку перетворювача. Розрахувати новий діапазон вимірювання перетворювача. Для мінімального і максимального значень тиску грубо встановити відповідні значення струму шляхом перемикання перемичок на платі перетворювача. Точно виставити межі вимірювання перетворювача регулювальними резисторами. Внести всі дані досліджень в протокол, накреслитии схеми під’єднань, зробити висновок про придатність перетворювача для експлуатації