Элементы механической деформации датчиков


Элементы механической деформации

Диафрагмы

На неподвижно закрепленную мембрану будет действовать сила при условии, что существует разница давлений между сторонами.

Удобство и легкость изготовления требует, чтобы они были круглыми, хотя возможны и другие формы. Разница давлений приведет к отклонению диафрагмы с максимальным отклонением в центре и это отклонение может быть измерено множеством механических и электронных датчиков. Впервые это явление было использовано для измерения давления Шаффером в 19 веке. Поскольку центр отклоняется, поверхность диафрагмы сжимается и может показать на одной стороне напряжение сжатия вокруг внешнего края и напряжение растяжения вокруг центральной части диафрагмы. Такая конфигурация напряжений может быть определена с помощью датчика растяжений , и по этой информации может быть вычислено давление.

Капсулы

В общих чертах , капсулы сделаны из пары диафрагм, соединенных своими внешними краями. Одна из них будет иметь центральное соединение , через которое подаются давление, и движение центра другой диафрагмы относительно первой определяется чувствительным элементом любого типа. Очевидно, что соединение двух диафрагм в одно целое должно увеличить отклонение в два раза . Стеки капсул сделаны из множества капсул, соединенных по центру и, как правило, имеющих отверстие в середине. Большее количество стеков подразумевает и большее перемещение, но вместе с тем и больший вес и большую неустойчивость. Один из видов капсул используется в барометрах-анероидах. В барометре — анероиде она может быть одиночной или составным стеком , из нее частично откачивается воздух, и она опечатывается. Увеличение внешнего давления вызывает сжатие стека, и это перемещение определяется чувствительным элементом. Другим видом является вложенные капсулы, в которой две диафрагмы скреплены таким образом, что при увеличении внешнего давления они двигаются свободно по направлению друг к другу, но при чрезмерном давлении они в конце концов вкладываются друг в друга. Это позволяет им выдерживать без повреждений перегрузки в давлении.

Мехи

Между капсулами и мехами очевидной разницы не существует, но мехи обычно имеют множество секций, соединенных последовательно, и как правило, складки малы по сравнению с диаметром. Мехи могут быть раскатаны из трубы, сформированы под давлением или собраны из сваренных элементов. Иногда они называются стеками капсул.

Трубчатые манометры

Впервые разработанные в середине девятнадцатого века трубчатые манометры с их стрелками и шкалами, управляемыми реечным приводом, все еще широко используются. Существуют разнообразные конструкции, но обычной формой является закрытая труба с овальным поперечным сечением, изогнутая вдоль всей длины. Находящаяся под давлением труба стремится выпрямиться и датчик обнаруживает это движение. Они могут быть сконструированы для работы в широком диапазоне давлений и в абсолютном и относительном режимах. Имеются простая ‘С’ — форма, спиральные и винтовые формы. В общем перемещение конца определяется электронным способом с помощью кварцевых спиральных приборов. Обычные материалы , из которых изготавливаются составные части , различные металлы , вплавленный кварц и др. в зависимости от диапазона давления и совместимости со средой.

Цилиндры

Когда внутрь цилиндрической трубки нагнетается давление , оно воздействует на стенки, вызывая растяжение внешней поверхности трубки. Этот эффект может быть оценен путем подсоединения резистивных датчиков деформаций к внешней поверхности трубки. В продаже имеются приборы для измерения давлений до 1ГПа. Вместо использования отдельного цилиндра обычной практикой является подсоединение датчиков деформаций к внешней стенке сосуда давления, с тем чтобы сосуд сам по себе мог быть использован как элемент деформации.

Другой вид устройств измерения давления цилиндрического типа, подходящий для использования под высоким давлением, может быть изготовлен из стержня круглого сечения , в котором по его длине , но не насквозь, параллельно, но не по оси симметрии просверлено отверстие. При подаче внутрь давления будет происходить движение конца цилиндра, как и в трубчатых манометрах. Это движение может быть обнаружено таким же путем , как и в трубчатых манометрах с круговой шкалой.