Мембранные датчики давления
2 месяца назад
1 мин.
1
Мембранные датчики давления: конструкция, принцип работы и инженерные аспекты применения.
Мембранные датчики давления — один из самых распространённых типов измерительного оборудования, применяемого в промышленности, гидравлике, пневматике, контроле технологических установок и приборостроении. Их популярность объясняется сочетанием простой конструкции, высокой надёжности и устойчивости к агрессивным средам.
Конструкция датчика
Основной элемент — упругая мембрана, которая воспринимает давление рабочей среды. Мембрана может быть изготовлена из:
- нержавеющей стали 316L;
- титана
- инконеля
- монель-металла
- керамики или тефлона (для химически агрессивных сред)
Толщина мембраны — от 10 до 200 микрон, в зависимости от диапазона давления. За мембраной расположен чувствительный элемент (например, тензорезисторный мост), который регистрирует величину прогиба мембраны и преобразует её в электрический сигнал.
Принцип работы
Воздействие давления на мембрану вызывает её микроскопическую деформацию. Эта деформация измеряется тензорезистивным мостом, преобразуется в изменение сопротивления, далее — в электрический сигнал (аналоговый или цифровой). Чем выше давление — тем больше прогиб мембраны.
Важно: прогиб мембраны измеряется в микронах, но этого достаточно для точных измерений.
Важное конструкционное преимущество
Мембрана — это физический барьер, отделяющий рабочую среду от измерительной электроники.
Это даёт ключевые преимущества:
- датчик можно использовать в загрязнённых и вязких средах;
- подходит для измерения давления агрессивных жидкостей;
- мембрана защищает внутреннюю часть от коррозии и проникновения вещества.
Датчик можно поставить прямо в:
- солёную воду;
- сернистые растворы;
- нефтяные жидкости;
- рабочие газы;
- среды с механическими примесями.
Применение
- Промышленная автоматизация;
- Гидравлические системы;
- Пневмосистемы;
- Нефтегазовый сектор;
- Водоподготовка;
- Пищевая промышленность;
- Машиностроение;
- Судовое и транспортное оборудование.
Особенно ценятся в гидросистемах — где возможны скачки давления и загрязнения.
Особенности эксплуатации
Мембранные датчики требуют внимания к:
- перегрузочного давления(мембрана может получить остаточную деформацию);
- ударным импульсам(рекомендованы гидрозатворы или демпферы);
- кавитации(в насосных системах).
При правильной защите они служат годами без деградации характеристик.
Диагностика
Типичные признаки повреждения мембраны:
- смещение нуля;
- нелинейность сигнала;
- зависание показаний;
- изменение чувствительности.
Диагностика проводится сравнением с эталонным датчиком.
Инженерные заметки
- Мембраны лучше всего работают при статическом давлении;
- Даже малые температурные изменения могут влиять на измерение — требуется термокомпенсация;
- При работе с вязкими средами предпочтительны гладкие керамические мембраны.