Nguyên tắc đo máy phát áp suất

Áp suất được định nghĩa là tác dụng của lực trên một đơn vị diện tích. Có nhiều dụng cụ khác nhau được sử dụng để đo áp suất, bao gồm đồng hồ đo áp suất, cảm biến áp suất, bộ chuyển đổi áp suất, cũng như bộ truyền áp suất. Ngoài ra còn có các thiết bị chuyên dụng để đo các cực áp, chẳng hạn như áp suất chân không.

Cảm biến áp suất

Cảm biến áp suất hoạt động bằng cách cảm nhận áp suất và chuyển nó thành một đại lượng điện. Piezoresistive và điện dung là hai loại phổ biến nhất được thấy trong các ứng dụng công nghiệp với piezoresistive được sử dụng phổ biến nhất.

Điện trở của vật liệu tạo áp, được đo bằng Ohms (Ω), sẽ thay đổi khi chúng bị căng hoặc nén. Cảm biến áp suất áp suất bao gồm một màng ngăn silicon được gia công vi mô có một máy đo biến dạng áp được khuếch tán vào nó. Màng chắn được hợp nhất với tấm mặt sau bằng silicon hoặc thủy tinh. Cảm biến chứa các điện trở thường được sắp xếp dưới dạng Mạch cầu Wheatstone. Khi áp suất tăng lên vật liệu tạo áp, nó có khả năng chống lại dòng điện đi qua nó nhiều hơn. Điều này dẫn đến kết quả đầu ra của Cầu Wheatstone, được đo bằng milivôn, tỷ lệ thuận với áp suất.

Cảm biến áp suất điện dung sử dụng một màng mỏng đóng vai trò như một tấm của tụ điện. Màng chắn này thường là kim loại hoặc thành phần thạch anh phủ kim loại. Màng chắn được tiếp xúc với áp suất tham chiếu ở một bên và áp suất của quá trình ở bên kia. Những thay đổi về áp suất sẽ gây ra sự biến dạng nhẹ của tấm cảm biến áp suất, do đó sẽ gây ra những thay đổi về điện dung. Những thay đổi về điện dung này tỷ lệ thuận với áp suất tác dụng lên tấm tiếp xúc với quá trình này.

Bộ chuyển đổi áp suất

Một bộ chuyển đổi chuyển đổi một thông số vật lý có thể định lượng được, chẳng hạn như áp suất, tải, lực hoặc các thông số khác và chuyển đổi giá trị đo được thành tín hiệu điện mức thấp. Một máy phát bao gồm tất cả các phần tử của bộ chuyển đổi và bổ sung thêm tính năng điều hòa và khuếch đại tín hiệu cho phép tín hiệu điện được truyền trên một khoảng cách xa hơn.

So sánh bộ chuyển đổi áp suất và bộ chuyển đổi

Bộ chuyển đổi áp suất thường bao gồm cảm biến áp suất dạng màng mỏng hoặc điện trở áp được gắn với kết nối quy trình tiêu chuẩn công nghiệp, chẳng hạn như ren NPT hoặc mặt bích ANSI. Bộ chuyển đổi chuyển đổi áp suất thành tín hiệu điện tử tương tự, tín hiệu này thường ở dạng đầu ra áp suất milivôn trên một đơn vị. Những tín hiệu này không được tuyến tính hóa hoặc bù nhiệt độ. Bộ truyền áp suất có mạch bổ sung giúp tuyến tính hóa, bù và khuếch đại tín hiệu từ bộ chuyển đổi. Các loại tín hiệu khác nhau thường là tín hiệu điện áp tiêu chuẩn công nghiệp (ví dụ: 0 – 5 hoặc 0 -10 VDC), miliamp (ví dụ: 4 – 20 hoặc 0 – 20 mA), hoặc các giao thức kỹ thuật số như HART hoặc Modbus. Máy phát áp suất có thể truyền tín hiệu trên một khoảng cách lớn đến máy thu từ xa và cũng có thể cung cấp các tính năng hiệu chuẩn có thể cải thiện độ chính xác và phạm vi đo của thiết bị, chẳng hạn như điều chỉnh thời gian quay và không / nhịp. Smartmeasurement cung cấp các máy phát được hiệu chuẩn, kiểm tra và có thể được đặt lại từ xa bằng cách sử dụng MODBUS, Hart hoặc các giao thức truyền thông kỹ thuật số khác.

Chọn bộ chuyển đổi áp suất so với bộ truyền áp suất

Sự lựa chọn giữa bộ chuyển đổi áp suất và bộ truyền áp suất phụ thuộc vào các yêu cầu của ứng dụng cụ thể nơi thiết bị sẽ được sử dụng, chẳng hạn như tính chính xác, phạm vi áp suất, nhiệt độ làm việc, môi trường chất lỏng và môi trường xung quanh nơi nó sẽ được lắp đặt. Đối với tín hiệu đầu ra, đây là một số yếu tố cần tính đến:

• Bộ chuyển đổi áp suất thường có đầu ra mV không có bù nhiệt độ.
• Bộ truyền áp suất sử dụng tín hiệu đầu ra dòng điện 4-20mA tiêu chuẩn công nghiệp, miễn nhiễm với nhiễu và nhiễu EMI / RFI hơn so với tín hiệu điện áp.
• Tín hiệu 4-20mA cũng truyền đi xa hơn nhiều mà không bị suy giảm so với đầu ra milivôn từ đầu dò điển hình.
• Máy phát áp suất có khả năng thu thập thêm thông tin về các biến số khác ngoài áp suất, có khả năng giao tiếp thông qua các tín hiệu kỹ thuật số như Modbus và HART, và cung cấp khả năng điều khiển và điều chỉnh máy phát từ xa.
• Các đầu ra đa dạng hơn được cung cấp bởi bộ truyền áp suất cho phép nó giao tiếp với nhiều loại thiết bị nhận khác nhau như PLC, bộ điều khiển gắn bảng, thẻ thu thập dữ liệu và bộ ghi biểu đồ dải.

Các kỹ sư ứng dụng tại SmartmeasurementTM có thể giúp điều hướng các biến này để giúp bạn chọn công cụ lý tưởng cho ứng dụng của mình.

Đồng hồ đo áp suất

Đồng hồ đo áp suất là thiết bị cơ khí tương đối rẻ tiền, được đọc trực quan, không yêu cầu và năng lượng điện, và không cung cấp bất kỳ tín hiệu phản hồi nào. Một trong những loại nổi tiếng nhất được gọi là máy đo Bourdon, có chứa một ống kim loại có thành mỏng thường được luồn vào khoang chứa áp suất đang được đo. Khi áp suất trong ống tăng lên, ống bắt đầu thẳng. Ở phía lối ra của ống là một hệ thống đòn bẩy có chứa một con trỏ. Khi ống duỗi thẳng, con trỏ di chuyển. Áp suất được đọc bằng cách quan sát vị trí của con trỏ so với thang chia độ, giống như cách đọc đồng hồ tốc độ analog hoặc máy đo tốc độ trên ô tô. Các hình dạng ống phổ biến bao gồm cong hoặc hình chữ C, xoắn ốc và xoắn ốc. Đây là một thiết bị cơ học được đọc bằng tay. Một loại máy đo cơ học khác hoạt động theo kiểu tương tự và cũng chứa một con trỏ được gọi là máy đo màng ngăn.

Đồng hồ đo truyền thống như Bourdon và đồng hồ đo màng nhạy cảm với rung động và ngưng tụ. Một loại khác được gọi là đồng hồ đo áp suất “đầy”, và nó chứa đầy dầu nhớt, điển hình là glycerin. Thiết kế này có ít bộ phận chuyển động hơn đồng hồ đo áp suất truyền thống và đáng tin cậy hơn. Thiết kế này làm giảm độ rung của con trỏ và không dễ bị ngưng tụ.