Деформационные преобразователи

В деформационных преобразователях мерой давления служит деформация чувствительного элемента, в качестве которого обычно используется трубка Бурдона, мембрана или сильфон.

Принцип действия манометра с трубчатым чувствительным элементом основан на эффекте скручивания спиральной трубки под действием атмосферного давления в случае откачки внутренней полости за счет разных площадей наружной и внутренней поверхностей трубки. Такой манометр измеряет давление в диапазоне 105-10³ Па. Погрешность измерений составляет ~ 5 %.

В мембранных манометрах используется эффект прогиба мембраны в результате воздействия на ее стенки избыточного давления, приложенного с одной из сторон мембраны (рис. 4).

Деформационные мембранные преобразователи различаются в зависимости от способа регистрации перемещения мембраны и метода измерения. В барометрах используется схема, показанная на рис. 4а. Внутри герметичной полости, образованной мембранами 1, создается сравнительное давление Р_ср.. Если измеряемое давление Р не равно Р_ср., то происходит деформация мембран и перемещение стрелки, пропорциональное разности давлений (Р_ср — Р) = кх, где к — коэффициент пропорциональности.

Такой прибор измеряет разность давлений и поэтому называется дифференциальным.

На этом же принципе работает мембранный преобразователь (рис. 4б), но в нем применен емкостной метод регистрации перемещения. Мембрана 2 в этом приборе герметично разделяет корпус 1 на две камеры, в одной из которых поддерживается сравнительное давление Р_ср., а другая присоединяется патрубком 5 к вакуумной системе. Через изолятор 4 в нижнюю камеру вводится электрод 3, образующий с мембраной конденсатор, емкость которого является функцией давления. Этот преобразователь может измерять абсолютное давление в вакуумной системе, если Р_ср. = 0.

Мембранный преобразователь с двумя электродами (рис. 4в) работает при нулевой деформации мембраны. На электрод 2 подается переменное напряжение, позволяющее определить емкость и положение мембраны. На электрод 1 прикладывается постоянное напряжение, которое за счет электростатических сил возвращает мембрану к исходному положению, компенсируя воздействие разности давлений. Разность давлений в этом приборе пропорциональна квадрату постоянного напряжения, приложенного к электроду 1.

Диапазон измерения мембранных и сильфонных преобразователей 105-10^-1 Па. Погрешность измерений не превышает 10 %. Отечественной промышленностью разработан прибор ПДД-1, который измеряет давление в диапазоне 1-10³ Па с точностью ± 5 %. В зарубежной практике для измерения давления широко используются мембранно-емкостные преобразователи. Их рабочий диапазон 104—10^-4 Па. Точность ~ 0,01 %.