Вимірювання диференціального тиску використовується в багатьох промислових застосуваннях, включаючи контроль і оптимізацію. Адже вони надають інформацію про взаємне співвідношення 2 діапазонів тиску. Для безпечного та надійного визначення різниці тисків використовуються спеціальні датчики диференціального тиску. Дізнайтеся більше про принцип роботи, сфери застосування та особливості розумних датчиків!
Датчики диференціального тиску вимірюють різницю між двома абсолютними тисками p1 і p2 в газах, парі та рідинах. Серед інших застосувань їх можна знайти в моніторингу фільтрів, вимірюванні рівня в закритих контейнерах і системах, критично важливих для безпеки. Їх часто називають датчиками диференціального тиску або перетворювачами перепаду тиску.
Датчик перепаду тиску має 2 герметично/повітряно закриті камери, кожна з яких має технологічний штуцер, які відокремлені одна від одної гнучкою мембраною з наклеєним на неї мостом опору. Технологічні з'єднання з'єднані перед і за можливим зниженням тиску таким чином, щоб тиск діяв на мембрану в протилежному напрямку. Якщо тиск в камерах однаковий, мембрана залишається плоскою. Коли тиск в одній з камер зменшується або збільшується, мембрана нахиляється в бік камери з меншим тиском. Ступінь деформації відповідає різниці 2-х тисків: p2-p1=Δp. Це можна виявити за зміною величини опору, яка може бути перетворена в електричний сигнал для подальшої обробки.
Датчик диференціального тиску має два технологічних приєднання. Тиски діють на діафрагму в протилежних напрямках. Результатом вимірювання завжди є різниця між двома тисками p2 - p1 = ∆p.
Розрізняють п'єзорезистивні та ємнісні вимірювання. Більшість датчиків перепаду тиску зараз засновані на п'єзорезистивному ефекті (зміна електричного опору матеріалу, викликана розтягуванням або тиском). Цей ефект досягається за допомогою металевих тензорезисторів, які приклеюються до вже згаданої еластичної мембрани, або кремнієвих пластин. На відміну від тензорезисторів, вимірювальні резистори інтегровані безпосередньо в кремнієву мембрану, тому немає необхідності приклеювати тензорезистори. Таким чином, підвищується точність вимірювання, стійкість до температури і довговічність. Крім того, кремнієві датчики значно дешевші, ніж тонкоплівкові. Всі п'єзорезистивні датчики диференціального тиску практично не дрейфують.
Ємнісні датчики перепаду тиску мають конденсатор, інтегрований в кремнієву мікросхему, що дозволяє робити висновки про результуючу різницю тиску за зміною його ємності.
Датчики диференціального тиску застосовуються там, де необхідно постійно вимірювати і перевіряти співвідношення тиску (наприклад, при моніторингу фільтрів або вимірюванні витрати).
У вентиляційних системах перепад тиску можна використовувати для визначення ступеня забруднення фільтра, якщо виміряти тиск перед і за фільтром. Чим більше забруднений фільтруючий елемент, тим більший опір він чинить середовищу, що протікає через нього.
Ще однією сферою застосування датчиків перепаду тиску є вимірювання витрати в трубах. Цей метод диференціального тиску вимагає встановлення первинного елемента в трубі. Первинні елементи доступні в різних конструкціях. Вони звужують поперечний переріз труби і тим самим створюють опір потоку середовища, який визначається їх геометрією. Це призводить до локального збільшення швидкості потоку в місці звуження, що, в свою чергу, призводить до зміни статичного тиску до (p1 стат) і після (p2 стат) первинного елемента. З'єднання для вимірювання тиску розташовані безпосередньо перед і за первинним елементом. Різниця тисків є непрямим показником витрати.
Активний датчик тиску зі зниженням статичного тиску
p1stat - статичний тиск перед клапаном ВентуріВимірювальні прилади піддаються різноманітним механічним, тепловим або хімічним впливам, тому з часом вимірювані значення змінюються і втрачають точність. Наприклад, нульове зміщення або гістерезис можуть призвести до ризиків для безпеки та зниження ефективності процесу. Регулярне калібрування не може запобігти таким змінам, але може вчасно їх виявити. Тому для механічних і електричних приладів для вимірювання тиску рекомендується виконувати Калібрування раз на рік.
Датчики диференціального тиску та перетворювачі диференціального тиску доступні в багатьох варіантах. Можливість використання датчика в конкретному застосуванні залежить насамперед від мінімального і максимального рівня тиску, який може оброблятися, впливу навколишнього середовища і придатності середовища. Наприклад, ємнісні датчики тиску призводять до неточностей вимірювання в умовах сильної вібрації; не кожен датчик може працювати в агресивних газах і рідинах. Залежно від типу застосування потрібні певні дозволи. Наприклад, SIL 2/SIL 3 відповідно до DIN EN 61508, PL відповідно до DIN EN 13849 або версія для вибухозахищених зон. У разі невизначеності слід звернутися за детальною консультацією.
