Л а б о р а т о р н а р о б о т а № 6

Вивчення тензометричної системи вимірювання

тиску типу «Сапфир-652ДИ»

1. Мета роботи - вивчення принципу дії, конструкції й перевірка працездатності тензометричної системи вимірювання тиску.

2. При виконанні лабораторної роботи студент повинен:

Знати: мету і зміст майбутньої роботи, порядок її виконання й основні теоретичні положення даної теми.

Вміти: користуватися вимірювальними приладами лабораторного стенда.

3. Загальні положення

Тензометричні безшкальні вимірювальні перетворювачі тиску в уніфікований струмовий вихідний сигнал серій «САФІР» і «Агат» (Україна), «Сапфир-652», «Сапфир 22Р» (Росія), та інші знайшли широке застосування в промисловості. Зазначені серії вимірювальних перетворювачів відрізняються конструктивними особливостями, але мають один принцип дії, який полягає в перетворенні тиску (розрідження, різниці тисків) у прогин мембрани, вимірюваний тензоперетворювачем з подальшим посиленням у вихідний уніфікований сигнал.

У комплект кожного перетворювача входить вимірювальний блок і блок живлення, що сполучає в собі функції нормування вихідного сигналу. Залежно від вимірюваного параметра блоки живлення випускаються з лінійною й квадратичною характеристикою.

Блоки живлення з лінійною характеристикою (БПЗ-24, 22БП-36 і ін.) застосовують при вимірюванні тиску, розрідження, рівня і т.д.

Блоки живлення із квадратичною характеристикою типу БИК-1 (блок добування кореня) застосовують при вимірюванні витрат методом змінного перепаду тиску (див. лабораторну роботу № 18). Блоки живлення залежно від модифікації допускають підключення від одного до шести відповідних вимірювальних блоків.

Вимірювальні блоки серій «Сапфир» мають наступні позначення вимірюваного параметра: ДА – абсолютного тиску; ДИ – надлишкового тиску; ДІВ – тиску-розрідження; ДД – різниці тисків; ДГ – гідростатичного тиску (застосовуваного для вимірювання рівня рідин). Кожний з них має низку модифікацій, що відрізняються діапазоном вимірювання, класом точності, виконанням і т.д.

На рис. 14 наведена принципова схема вимірювального блоку «Сапфир-652».

Рис. 14 - Схема вимірювального блоку «Сапфир-652ДИ»

Чутливий елемент являє собою пластину 1 мембранного тензомодуля з монокристалічного сафіру із кремнієвими плівковими резисторами 2, включеними в чотири плеча мостової схеми. Тензомодуль закріплено на основі 3 і відділено від вимірюваного середовища двома розподільними мембранами 4 і 5. Замкнені порожнини між тензомодулем і мембранами заповнені полиметилсилоксановою рідиною 6 для «м’якої» передачі зусилля прогину мембран 4, 5 на чутливий елемент.

В «плюсову» камеру подають вимірюваний тиск Р₁, а у «мінусову» камеру – Р₂, коли застосовують вимірювальний блок «Сапфир-652ДД». При цьому «мінусова» камера вимірювальних блоків «Сапфир-652ДИ (ДІВ)» з'єднується з атмосферою, у «Сапфир-652ДА» – вакуумована й герметизована.

Вимірювана різниця тисків Р₁ – Р₂ впливає на тензомодуль з боку «плюсової» камери через мемрани 4,5 і рідину 6. Це приводить до прогину мембрани 1 і відповідного розбалансу тензомоста 2. Електричний сигнал з тензомодуля передається з порожнини робочого тиску у вбудований електронний пристрій 7 по проводах крізь гермовивід 8. Вбудований електронний пристрій 7 змонтований на двох платах з використання спеціалізованої мікросхеми попереднього посилення й нормалізації електричного сигналу від тензомодуля. Тут же є два потенціометри – коректори діапазону й нуля вихідного сигналу, використовувані при налагодженні.

У комплекті з вимірювальним блоком типу «Сапфир-652ДИ» працює блок живлення й захисту типу БПЗ-24, який забезпечує живленням первинного перетворювача, формування вихідного сигналу 0…5 мА, 0…20 мА, 4…20 мА, а також обмеженням струму у вимірювальних ланцюгах для запобігання іскріння (вибухобезпечне виконання).

4. Контрольні запитання

4.1 Класифікація, конструкція і принцип дії тензометричних перетворювачів тиску.

4.2 Які функції у вимірювальному блоку й блоку живлення?

4.3 У яких випадках використовують блоки БПЗ-24 і 22БП-36, а у яких БИК-1?

4.4 Які органи настроювання є у вимірювальному блоці «Сапфир-652ДИ»?