Л а б о р а т о р н а я р а б о т а № 6

Изучение тензометрической системы измерения

давления типа «Сапфир-652ДИ»

1. Цель работы

Целью работы является изучение принципа действия, конструкции и проверка работоспособности тензометрической системы измерения давления.

2. При выполнении лабораторной работы студент должен:

Знать: цель и содержание предстоящей работы, порядок ее выполнения и основные теоретические положения по данной теме.

Уметь: пользоваться измерительными приборами лабораторного стенда.

Общие положения

Тензометрические бесшкальные измерительные преобразователи давления в унифицированный токовый выходной сигнал серий «САФИР» и «Агат» (Украина), «Сапфир-652», «Сапфир 22Р» (Россия), и др. нашли широкое применение в промышленности. Указанные сирии измерительных преобразователей отличаются конструктивными особенностями, но имеют один принцип действия, который заключается в преобразовании давления (разрежения, разности давлений) в прогиб мембраны, измеряемый тензопреобразователями с дальнейшим усилением в выходной унифицированный сигнал.

В комплект каждого преобразователя входит измерительный блок и блок питания, совмещающий в себе функции нормирования выходного сигнала. В зависимости от измеряемого параметра блоки питания выпускаются с линейной и квадратичной характеристикой.

Блоки питания с линейной характеристикой (БПЗ-24, 22БП-36 и др.) применяют при измерении давления, разрежения, уровня и т.д.

Блоки питания с квадратичной характеристикой типа БИК-1 (блок извлечения корня) применяют при измерении расхода методом переменного перепада давления (см. лабораторную работу № 18). Блоки питания в зависимости от модификации допускают подключение от одного до шести соответствующих измерительных блоков.

Измерительные блоки серий «Сапфир» имеют следующие обозначения измеряемого параметра: ДА – абсолютного давления; ДИ – избыточного давления; ДИВ – давления-разрежения; ДД – разности давлений; ДГ – гидростатического давления (применяемого для измерении уровня жидкостей). Каждый из них имеет ряд модификаций, отличающихся диапазоном измерения, классом точности, исполнением и т.д.

На рис. 14 приведена принципиальная схема измерительного блока «Сапфир-652». Чувствительный элемент представляет собой пластину 1 мембранного тензомодуля из монокристаллического сапфира с кремниевыми пленочными резисторами 2, включенными в четыре плеча мостовой схемы. Тензомодуль закреплен на основании 3 и отделен от измеряемой среды двумя разделительными мембранами 4 и 5. Замкнутые полости между тензомодулем и мембранами заполнены полиметилсилоксановой жидкостью 6.

В «плюсовую» камеру подают измеряемое давление Р₁, а в «минусовую» камеру – Р₂, когда применяют измерительный блок «Сапфир-652ДД». При этом «минусовая» камера измерительных блоков «Сапфир-652ДИ (ДИВ)» соединяется с атмосферой, у «Сапфир-652ДА» – вакуумирована и герметизирована.

Рис. 14 Схема измерительного блока «Сапфир-652ДИ»

Измеряемая разность давлений Р₁ – Р₂ воздействует на тензомодуль со стороны «плюсовой» камеры через мемраны 4,5 и жидкость 6. Это приводит к прогибу мембрани 1 и соответствующему разбалансу тензомоста 2. Электрический сигнал с тензомодуля передается из полости рабочего давления во встроенное электронное устройство 7 по проводам через гермовывод 8. Встроенное электронное устройство 7 смонтировано на двух платах с использование специализированной микросхемы предварительного усиления и нормализации электрического сигнала от тензомодуля. Здесь же имеются два потенциометра – корректора диапазона и нуля выходного сигнала, используемые при наладке.

В комплекте с измерительным блоком типа «Сапфир-652ДИ» работает блок питания и защиты типа БПЗ-24, который обеспечивает питание первичного преобразователя, формирование выходного сигнала 0…5 мА, 0…20 мА, 4…20 мА, а также ограничение тока в измерительных цепях для предотвращения искрения (взрывобезопасное исполнение).

Контрольные вопросы

4.1 Классификация, устройство и принцип действия тензометрических преобразователей давления?

4.2 Какие фнкции у измерительный блока и блока питания?

4.3 В каких случаях используют блоки БПЗ-24 и 22БП-36, а в каких БИК-1?

4.4Какие органы настройки имеются в измерительном блоке «Сапфир-652ДИ»?