Diferenciālā spiediena mērījumus izmanto daudzos rūpnieciskos lietojumos, tostarp kontrolē un optimizācijā. Galu galā tie sniedz informāciju par 2 spiediena diapazonu savstarpējām attiecībām. Lai droši un droši noteiktu spiediena starpību, tiek izmantoti īpaši diferenciālā spiediena sensori. Uzziniet vairāk par viedo sensoru darbības principu, pielietojuma jomām un īpašībām!
Diferenciālā spiediena sensori mēra starpību starp 2 absolūtajiem spiedieniem p1 un p2 gāzēs, tvaikā un šķidrumos. Cita starpā tos var izmantot filtru uzraudzībai, līmeņa mērīšanai slēgtās tvertnēs un drošībai kritiskās sistēmās. Tos bieži dēvē par diferenciālā spiediena devējiem vai diferenciālā spiediena devējiem.
Attēlā parādīts, kā darbojas diferenciālā spiediena sensors.
Zīmes:
Diferenciālā spiediena sensoram ir 2 hermētiski/gaisa hermētiski noslēgtas kameras, katra ar procesuālo savienojumu, kuras viena no otras atdala elastīga diafragma ar pielīmētu pretestības tiltiņu. Procesa savienojumi ir savienoti pirms un pēc spiediena samazināšanas, lai spiedieni iedarbotos uz diafragmu pretējos virzienos. Ja spiediens kamerās ir vienāds, diafragma paliek plakana. Ja spiediens vienā no kamerām samazinās vai palielinās, membrāna noliecas uz to kameru, kurā spiediens ir zemāks. Deformācijas pakāpe atbilst divu spiedienu starpībai: p2-p1=Δp. To var noteikt, mainot pretestības vērtību, ko var pārvērst elektriskajā signālā turpmākai apstrādei.
1. attēls Diferenciālā spiediena sensora principiālā shēma - Diferenciālā spiediena sensoram ir divi procesu savienojumi. Spiedieni uz diafragmu iedarbojas pretējos virzienos. Mērījuma rezultāts vienmēr ir abu spiedienu starpība p2 - p1 = ∆p.
Tiek izšķirti pjezorezistīvie un kapacitatīvie mērījumi. Lielākā daļa diferenciālā spiediena sensoru tagad ir balstīti uz pjezorezistīvo efektu (materiāla elektriskās pretestības izmaiņas, ko izraisa spriegums vai spiediens). Šo efektu panāk ar metāliskiem spriedzes sensoriem, kas ir piestiprināti iepriekš minētajai elastīgajai membrānai, vai ar silīcija plāksnēm. Atšķirībā no spriedzes mērinstrumentiem mērīšanas rezistori ir integrēti tieši silīcija membrānā, tāpēc spriedzes mērinstrumenti nav jālīmē. Tas palielina mērījumu precizitāti, temperatūras noturību un ilgmūžību. Turklāt silīcija sensori ir ievērojami lētāki nekā plānslāņa sensori. Visi pjezorezistīvie diferenciālā spiediena sensori praktiski nesatur dreifu.
Kapacitatīvajos diferenciālā spiediena devējos silīcija mikroshēmā ir iebūvēts kondensators, kas ļauj noteikt diferenciālo spiedienu pēc tā kapacitātes izmaiņām.
Ventilācijas sistēmās spiediena starpību var izmantot, lai noteiktu filtra piesārņojuma pakāpi. Tad mēra spiedienu pirms un pēc filtra. Jo piesārņotāks ir filtra elements, jo lielāka pretestība caur to plūstošajam medijam.
Izplatīts diferenciālā spiediena mērīšanas pielietojums ir plūsmas ātruma mērīšana cauruļvados. Šai mērīšanas metodei caurulē jāuzstāda diafragmas plāksne - mērīšanas Venturi caurule. Tās ir pieejamas dažādās versijās. Tās lokāli samazina caurules šķērsgriezuma laukumu. Tas izraisa plūsmas ātruma palielināšanos sašaurinājuma vietā, kas savukārt rada statiskā spiediena izmaiņas. Spiediena mērīšanas savienojumi atrodas tieši pirms un aiz Venturi caurules. Tāpēc spiediena starpība ir netiešs plūsmas ātruma mērījums.
Tādējādi spiediena starpība ir netiešs plūsmas ātruma rādītājs.
Zīmes:
Diferenciālā spiediena sensori tiek izmantoti visur, kur nepārtraukti jāmēra un jāpārbauda spiediena attiecība (piemēram, filtru uzraudzībā vai plūsmas mērījumos).
Ventilācijas sistēmās spiediena starpību var izmantot, lai noteiktu filtra piesārņojuma pakāpi, ja tiek mērīts spiediens pirms un aiz filtra. Jo piesārņotāks ir filtra elements, jo lielāku pretestību tas rada caur to plūstošai videi.
Vēl viena diferenciālā spiediena sensoru izmantošanas joma ir plūsmas mērīšana caurulēs. Šai diferenciālā spiediena mērīšanas metodei nepieciešams cauruļvadā uzstādīt primāro elementu. Primārie elementi ir pieejami dažādās konstrukcijās. Tie sašaurina caurules šķērsgriezumu un tādējādi nodrošina caurplūstošajam medijam pretestību, ko nosaka to ģeometrija. Tas izraisa lokālu plūsmas ātruma palielināšanos sašaurinājuma vietā, kas savukārt izraisa statiskā spiediena izmaiņas pirms (p1 stat) un aiz (p2 stat) primārā elementa. Spiediena mērīšanas savienojumi atrodas tieši pirms un aiz primārā elementa. Spiedienu starpība ir netiešs plūsmas mērījums.
2. attēls Diferenciālā spiediena devējs ar statiskā spiediena kritumu -
Aktīvais spiediena devējs ar statiskā spiediena kritumu
p1stat - statiskais spiediens pirms Venturi caurulesMērierīces tiek pakļautas dažādām mehāniskām, termiskām vai ķīmiskām slodzēm, tāpēc izmērītās vērtības laika gaitā mainās un zaudē precizitāti. Piemēram, nulles nobīdes vai histereze var radīt drošības riskus un samazināt procesa efektivitāti. Regulāra kalibrēšana nevar novērst šādas izmaiņas, bet var tās savlaicīgi atklāt. Tāpēc mehāniskajām un elektriskajām spiediena mērierīcēm kalibrēšanu ieteicams veikt reizi gadā.
Diferenciālā spiediena sensori un diferenciālā spiediena raidītāji ir pieejami dažādās versijās. Tas, vai sensoru var izmantot konkrētā lietojumā, galvenokārt ir atkarīgs no minimālā un maksimālā spiediena līmeņa, ko var apstrādāt, no vides ietekmes lietojumā un no barotnes piemērotības. Piemēram, kapacitatīvie spiediena sensori izraisa neprecīzus mērījumus lietojumos ar spēcīgu vibrāciju; ne katrs sensors panes agresīvas gāzes un šķidrumus. Atkarībā no lietojuma veida ir nepieciešami īpaši apstiprinājumi. Piemēram, SIL 2/SIL 3 saskaņā ar DIN EN 61508, PL saskaņā ar DIN EN 13849 vai versija sprādzienbīstamām zonām. Neskaidrību gadījumā lūdzam lūgt detalizētu konsultāciju.
