Руководство по покупке датчиков давления
Датчики давления незаменимы в широком спектре промышленных и технологических применений.
От происхождения иединицы измерения давления до преимуществ и недостатков различных типов датчиков - вы узнаете, что такое датчик давления, как он работает и как работает датчик давления.
Мы также подробно рассмотрим состав датчика давления, типы выходных сигналов и основные критерии выбора промышленного датчика давления. Изучив различные категории датчиков давления - датчик дифференциального давления , датчик абсолютного давления или датчик относительного давления, - мы расскажем вам о том, как эффективно калибровать, устанавливать и тестировать их.
Наконец, мы рассмотрим конфигурацию преобразователя давления и практическое применение этого важного полевого инструмента, взвесив его преимущества и недостатки.
- Единица измерения давления
- Что такое датчик давления?
- Как работают датчики давления?
- Как работает датчик давления?
- Создание датчика давления?
- Что является выходным сигналом датчика давления?
- Как выбрать промышленный датчик давления?
- Дифференциальное, абсолютное или относительное давление: различные типы датчиков давления?
- Как откалибровать датчик давления?
- Как установить промышленный датчик давления?
- Как проверить датчик давления?
- Как настроить датчик давления?
- Каковы области применения датчиков давления?
- Каковы преимущества и недостатки датчиков давления?
Происхождение измерения давления
Единица измерения Паскаля названа в честь знаменитого французского философа, физика и математика Блез Паскаль.
Родившись в Клермон-Ферране, где расположено производственное подразделение компании Fuji Electric France SAS, французского производителя промышленных датчиков давления, Паскаль провел фундаментальный эксперимент, доставив барометр на вершину горы Пюи-де-Дом, чтобы доказать, чтоатмосферное давление уменьшается с высотой над уровнем моря .
Однако итальянский ученый Эванджелиста Торричелли был пионером в демонстрации давления, оказываемого весом объема воздуха на землю, и сконструировал первый барометр на основе ртути.
Единица измерения давления
Первыйся p выражается в единицах силы F на единицу площади A : p = F / A
Знать единицы измерения давления и их преобразование важно сделать правильный выбор лестницы для вашего промышленный датчик давления.
- Паскаль (Па): это базовая единица измерения давления в Международной системе (СИ). Один паскаль соответствует 1 ньютону на квадратный метр (1 Па = 1 Н/м²).
- Бар: единица измерения давления, широко используемая в промышленности. Один бар соответствует давлению в 100 000 Па.
- Стандартная атмосфера (атм): используется для выражения барометрического или атмосферного давления. Одна атмосфера соответствует давлению 101,325 Па.
Что такое датчик давления?
Le датчик давления также называется датчик давления, датчик давления, манометр или преобразователь давления. Существенной разницы между этими названиями нет. Однако можно провести различие между аналоговые датчики давления и интеллектуальные технологические преобразователи.
Если обратиться к определению датчика давления, то это устройство для обнаружения давления, принцип действия которого заключается в преобразовании силы, действующей под давлением жидкости на заданную поверхность (деформация), в электрический сигнал.
Промышленные предприятия используют датчики давления для :
- Измерение давления с помощью датчика относительного или абсолютного давления.
- Измерение расхода с помощью разгерметизатора и датчика перепада давления
- Измерение уровня с помощью датчика гидростатического давления
- Измерение плотности с помощью преобразователя перепада давления
Как работают датчики давления?
Сайт давление жидкости подается на внутренний измерительный компонент через штуцер, а затем на механический интерфейс - измерительную мембрану из нержавеющей стали, керамики или другого благородного материала.
Электронный измерительный элемент преобразует давление в необработанный выходной сигнал.
Как работает датчик давления?
Существуют различные технологии, методы, способы и принципы измерения для моделей датчиков давления, каждая из которых адаптирована к конкретным областям применения в сфере автоматизации процессов и промышленных установок.
Le пьезорезистивный датчик давления измеряет силу, приложенную к металлической мембране. Напряжение, действующее на тонкую пленку, заставляет ее деформироваться, передавая изменение давления через несжимаемую жидкость (масло или воду). При этом деформируется пьезорезистивный кремниевый элемент (схема моста Уитстоуна). Этот компонент, в котором используются полупроводники, представляет собой переменный электрический резистор, преобразующий деформацию в омическое значение. Сайт МЭМС (микроэлектромеханические системы) также используются в некоторых из этих датчиков, обеспечивая миниатюрность и большую чувствительность.- Емкостной датчик давления измеряет силу, приложенную к металлической мембране из нержавеющей стали или керамики. Давление деформирует металлическую пленку, которая передает изменение давления через промежуточную несжимаемую жидкость (масло или воду). При этом деформируется емкостной кремниевый элемент. Этот элемент представляет собой переменный конденсатор, который преобразует деформацию в значение емкости.
- В частотно-резонансном датчике используются специальные термины, такие как BFSL (Best Fit Straight Line), для определения линейности измерений. Этот датчик давления преобразует изменение давления в изменение частоты колебаний, предлагая высокое разрешение и множество решений для различных применений.
- Тензометрический датчик давления или датчик напряжения работает аналогичным образом. Выходной сигнал датчика фильтруется, усиливается, компенсируется температурой и преобразуется в аналоговый сигнал. Аналоговый выходной сигнал передается через электрический разъем, что позволяет уменьшить погрешности и повысить точность.
- Манометры,с другой стороны, обеспечивают локальное отображение результатов измерения давления.Например, манометрыс U-образной трубкой часто используются для простых, прямых измерений.
Конструкция датчика давления
Конструкция преобразователя давления состоит из нескольких основных элементов:
- механический разъем для установки,
- металлическая или керамическая мембрана,
- емкостной датчик или пьезорезистивный детектор,
- заполняющая жидкость, часто масло, встроенная в ячейки измерения давления для передачи колебаний давления,
- электронный модуль для формирования и усиления сигнала детектора,
- электрический разъем для легкого подключения к другим системам автоматизации,
- пластиковый или металлический корпус (алюминий, нержавеющая сталь),
- цифровой индикатор (опция) для отображения информации о давлении в режиме реального времени.
Что представляет собой выходной сигнал промышленного датчика давления?
Сигнал от датчика давления может быть аналоговым или цифровым. Аналоговый сигнал от датчика давления обычно представляет собой токовый выход 4-20 мА, выход напряжения 0-10 В или выход напряжения 1-5 В. Выходной сигнал поступает на блок управления, чтобы воздействовать на него.
Аналоговый выходной сигнал 4-20 мА широко используется в этих устройствах благодаря ряду преимуществ.
Прежде всего Датчик давления 4-20 мА устойчив к потерям сигнала в линии передачи, что обеспечивает точность измерений.
Это также увеличивает расстояние между датчиком давления и соответствующей системой. Кроме того, отсутствие тока позволяет обнаружить неисправности в линии, что облегчает поиск и устранение неисправностей. Двухпроводной или четырехпроводной датчик давления 4-20 мА также менее чувствителен к электромагнитным помехам, что гарантирует его надежность.
Наконец, его можно использовать в контуре 4-20 мА для питания нескольких элементов оборудования, таких как дисплей, контроллер и регистратор.
Цифровая связь может быть доступна с различными протоколами связи - HART - Fieldbus - Profibus - Modbus. Эти протоколы связи передают измеренное значение, а также позволяют конфигурировать устройства измерения давления. Они известны как электронные датчики SMART. Некоторые электронные датчики давления также имеют интерфейсы IO Link, различные точности и диапазоны измерений, а также международные сертификаты.
Как выбрать промышленный датчик давления?
Промышленный преобразователь давления должен выбираться в соответствии с измеряемой жидкостью, диапазоном давления и рабочими условиями применения и процесса.
Свойства измеряемой жидкости такой, что : датчик давления воздуха, датчик давления газа, датчик давления водорода, датчик давления пара, датчик давления воды или другой жидкости и ее характеристики (плотность, вязкость, коррозионная активность и т.д.).- Рабочие условия процесса: измеряемое давление, статическое давление, температура процесса, риск коррозии и т.д.
- Тип измерения: измерение давления, измерение расхода с помощью редукционного устройства и дельта-р перепада давления, измерение уровня с помощью гидростатического давления, измерение плотности и т.д.
- Тип измеряемого давления :
- Относительное давление
- Атмосферное давление
- Абсолютное давление
- Дифференциальное давление
- Барометрическое давление
- Сайт диапазон давления или диапазон измерений
- Динамика или дальнобойность
- Точность измерения давления
- Время отклика
- Механический монтажный интерфейс или присоединение к процессу: резьбовое соединение, фланцевое соединение и т.д.
- Аналоговый выходной сигнал и/или проводная или беспроводная цифровая связь
- Климатические условия и связанные с ними ограничения:
- Промышленная среда, связанные с ней ограничения и действующие нормы:
Функциональная безопасность и уровень целостности безопасности (SIL) ; Стандарт IEC 61508 и Стандарт IEC 61511 которые требуют Преобразователи давления с расширенными функциями безопасности SIL2/SIL3.
Le Выбор датчика давления с необходимым уровнем безопасности и выбор самого безопасного датчика для использования во взрывоопасных зонах являются важнейшим условием безопасности и долговечности вашего процесса.- Давление разрыва необходимо учитывать при определении размеров датчиков давления. Давление разрыва соответствует пределу механического напряжения корпуса, и когда оно превышает этот порог, корпус разрушается, что может привести к утечке жидкости. Поддержание давления в заданном диапазоне обеспечивает надежность измерений в соответствии с техническими характеристиками.
- Сопутствующие принадлежности для датчика давления, такие как коллектор или кабельный ввод.
Дифференциальное, абсолютное или относительное давление: различные типы датчиков давления?
Преобразователь относительного давления измеряет относительное давление процесса по отношению к атмосферному давлению. Атмосферное давление измеряется с помощью эталонной полости внутри преобразователя. Это давление уменьшается по мере увеличения высоты над уровнем моря.
В датчике перепада давления используются две отдельные камеры, соединенные гибкой мембраной. Давление измеряется по обе стороны от мембраны. Дифференциальное давление (dp) - это разница между двумя давлениями: опорным давлением на стороне низкого давления (BP или LP) и давлением на стороне высокого давления (HP). Этот прибор для измерения перепада давления используется для измерения расхода жидкостей в трубах, контроля засорения фильтров или расчета перепадов давления.
Датчик абсолютного давления сравнивает относительное давление с абсолютным вакуумом. Абсолютное давление всегда положительно. Преимущество использования этого устройства заключается в том, что оно не подвержено колебаниям атмосферного давления благодаря вакуумной эталонной камере, и поэтому достигается большая точность.
Абсолютное давление выражается из относительного путем добавления 1,013 бар, т.е. p. абсолютное (бар абс.) = p. относительное (бар) + 1,013.
Преобразователь давления с мембранным сепаратором отделяет измеряемую жидкость от ячейки давления. Мембрана и контактные части изготовлены из материала, устойчивого к измеряемой жидкости, и приварены к основанию ячейки давления.
Капиллярная трубка или соединительная муфта обеспечивает связь между разделительной мембраной и ячейкой под давлением. Это пространство должно быть дегазировано под вакуумом, затем заполнено заполняющим маслом и загерметизировано. Измеряемое давление действует на внешнюю поверхность мембраны. Когда мембрана прогибается внутрь, она пытается сжать наполняющую жидкость внутри прибора.
Заполняющая жидкость противостоит сжатию, поэтому усилие направляется непосредственно к измерительному элементу. Вся работа мембранного датчика давления основана на принципе Блеза Паскаля.
Мембранный датчик давления изготавливается из различных материалов, включая нержавеющую сталь, титан, инконель, хастеллой, монель, тантал, керамику и никель. Используемые материалы зависят от типа применения и температуры, для которых предназначен промышленный датчик давления.
Датчик давления с сепараторами используется для измерения давления жидкости в высокотемпературном диапазоне.
- Многофункциональный датчик давления
Многопараметрический преобразователь давления сочетает в одном датчике измерение дифференциального давления, абсолютного давления и температуры. Эти приборы используются, в частности, для измерения массового расхода.
Датчик гидростатического уровня - это измерительное устройство, используемое для определения уровня заполнения жидкостью резервуаров или чанов. Принцип измерения основан на гидростатическом давлении, которое представляет собой вес, оказываемый жидкостью в зависимости от высоты столба наполнения.
- Погружной датчик давления
Этот погружной или гидростатический датчик давления может быть погружен в жидкость для измерения уровня в баке или резервуаре. Погружной датчик давления обычно имеет мембрану из нержавеющей стали.
Как откалибровать датчик давления?
Сайт промышленные преобразователи давления требовать периодическая калибровка обеспечить промышленная метрология на протяжении всего жизненного цикла и избегайте факторов, влияющих на точность ваших датчиков.
Период калибровки определяется производителями датчиков давления. Необходимо откалибровать нулевую и полную шкалу.
На заводе для проверки линейности выходного сигнала точность проверяется в нескольких точках диапазона давления.
Калибровка заключается в подаче определенного опорного давления на механический интерфейс датчика, проверке выходного сигнала 4-20 мА и последующей компенсации. Датчик можно откалибровать с помощью внешнего регулировочного винта, интерфейса программирования или программного обеспечения. Модели датчиков давления с дисплеем и кнопками можно калибровать локально.
Для выполнения различных манипуляций может потребоваться установка запорного клапана или коллектора на датчике давления, чтобы изолировать его от процесса.
Для ежегодной калибровки вы можете обратиться в компанию, которая специализируется на калибровке датчиков давления.
Регулярнокалибруя датчик давления, вы можете обеспечить точность измерения давления и гарантировать стабильные результаты.
Как установить манометр?
Преобразователи давления могут быть установлены с помощью механического соединения с измерительным устройством или трубопроводом, в котором измеряется давление.
В зависимости от давления и температуры процесса необходимо соблюдать особые меры предосторожности при монтаже.
Выходной сигнал 4-20 мА от этого устройства может быть подключен к системе отображения ( промышленному цифровому дисплею, регистратору, контроллеру или системе наблюдения) или к ПЛК (системе автоматизации измерения давления) для управления контрольным устройством и регулирования давления в процессе.
В целях безопасности перед подключением полевого прибора ознакомьтесь с электрической схемой датчика давления.
Если вам нужна помощь, мы рекомендуем обратиться в профессиональную компанию для установки и ввода в эксплуатацию вашего измерительного прибора.
Как проверить датчик давления?
A Датчик давления 4-20 мА можно протестировать, приложив известное давление к механическому интерфейсу датчика давления и проверив измеренный аналоговый выходной сигнал. Если у вас есть датчик давления с дисплеемПроверьте значение, отображаемое на индикаторе.
Если ваш прибор неисправен, вы можете обратиться к специалисту или к одному из производителей промышленных датчиков, чтобы он отремонтировал его для вас.
Если ремонт невозможен, можно заменить старый эталонный датчик давления на новую, более современную модель.
Как настроить датчик давления?
Интеллектуальные цифровые передатчики с протоколом HART могут быть сконфигурированы :
Каковы области применения датчиков давления?
Понимание Зачем измерять давление в обрабатывающей промышленности важно для обеспечения безопасности, оптимизации управления технологическими процессами, повышения энергоэффективности и поддержания качества готовой продукции.
Преобразователь давления используется во многих областях промышленности.
Этот цифровой датчик давления может определять давление в диапазоне от нескольких миллибар до нескольких сотен бар. Поэтому он незаменим в самых разных отраслях промышленности для автоматизации производственных линий и оборудования.
Можно измерять относительное или абсолютное давление сжатого воздуха, давление воды, давление пара и газа.
Например, в число применений входит измерение перепада давления при измерении потока жидкости, газа или пара в трубе, контроль состояния фильтра, измерение уровня жидкости в резервуаре с помощью датчика давления с промывной мембраной, измерение плотности жидкости.
В зависимости от отрасли вам необходимо выбрать измерительный прибор, соответствующий вашим задачам и ограничениям промышленной среды.
Каковы преимущества и недостатки
датчика давления?
Преимущества датчиков давления
- Точность и надежность: датчики давления обеспечивают исключительно точные измерения, необходимые для промышленного применения. Они повышают производительность и снижают затраты, предоставляя точную информацию о давлении газов, паров или жидкостей.
- Устойчивость к экстремальным условиям: даже в высокотемпературных или коррозионных средах, например, в химической или нефтегазовой промышленности, их работа гарантируется с исключительной надежностью и точностью.
- Долговечность и прочность: размещенные в корпусах из нержавеющей стали или алюминия, датчики давления устойчивы к ударам, вибрациям и неблагоприятным условиям окружающей среды. Они рассчитаны на длительный срок службы.
- Гибкость применения: Эти датчики, выпускаемые в различных конструкциях и технологиях, охватывают широкий диапазон измерения давления для всех жидкостей, включая вакуум и отрицательное давление. Благодаря своей гибкости они подходят для широкого спектра отраслей промышленности.
- Простая установка: благодаря широкому выбору фитингов и соединителей датчики давления можно легко и быстро интегрировать в системы автоматизации, что сводит к минимуму ошибки при монтаже.
- Устойчивость к перегрузкам и избыточному давлению: благодаря высокой устойчивости к перегрузкам датчики давления могут выдерживать экстремальные скачки давления, например, возникающие при быстром закрытии клапанов или гидроударах сжатого воздуха.
Недостатки датчиков давления
- Первоначальная стоимость: Стоимость приобретения высокоточных датчиков давления может быть высокой, что может представлять собой значительные инвестиции для некоторых промышленных компаний. Цена датчика давления часто отражает его качество и долговечность. Избегайте экзотических марок датчиков давления и выбирайте французского производителя датчиков давления.
- Чувствительность к помехам: датчики, использующие полупроводники, могут быть чувствительны к электромагнитным помехам, что может повлиять на их точность. Выбирайте производителя, чьи датчики давления соответствуют стандартам ЭМС.
- Сложная установка: Хотя многие датчики разработаны для простой установки, некоторые сложные приложения могут потребовать специальных технических навыков для обеспечения оптимальной работы. Положитесь на надежного производителя датчиков давления.
- Техническое обслуживание в особых условиях: В некоторых случаях, особенно при экстремальных условиях окружающей среды, может потребоваться регулярное техническое обслуживание датчика давления для обеспечения его работоспособности. Выбирайте производителя датчика давления с местной службой технического обслуживания.
Измерение давления не может быть импровизацией!
La измерение давления требуется обращайтесь к профессионалам в секторе приборостроения.
Специалисты компании Fuji Electric, французского производителя промышленных датчиков давления, подскажут вам и предложат датчики давления, разработанные для самых сложных условий эксплуатации, чтобы вы получили ожидаемые результаты и избежали ошибок при измерении давления в ваших процессах. Таким образом, вы сможете насладиться преимуществами датчиков давления без их недостатков.
Преобразователи давления Fuji Electric известны своими высокими технологиями, точностью измерения давления, широким диапазоном измерений, долговременной стабильностью, качеством сборки, надежностью, долговечностью, технической поддержкой, удобством возврата и быстрой доставкой к клиентам.
Датчик относительного давления
Датчик перепада давления или deltaP
Датчик абсолютного давления
Мембранный датчик давления
