Как правильно выбрать датчик давления

Чтобы выбрать датчик давления, важно понимать, что мы рассматриваем 3 типа давления, которые соответствуют различным конструкциям датчиков.

Большинство датчиков давления измеряют деформацию мембраны под воздействием давления, которое на нее воздействует, и значение которой необходимо определить. Так как мембрана имеет две грани, следовательно, другое давление оказывается на вторую грань, и измеряемая деформация фактически является результатом разности давлений между двумя гранями мембраны.

В зависимости от этого, различают три типа давления и датчиков:

• Абсолютное давление: в датчике абсолютного давления вторая грань мембраны подвергается вакууму, ее деформация точно соответствует измеряемому давлению.
• Относительное давление: в датчике относительного давления вторая грань мембраны подвергается атмосферному давлению, ее деформация точно соответствует разнице между измеряемым давлением и давлением окружающей среды.
• Дифференциальное давление: датчик дифференциального давления имеет 2 входа, по одному для каждой грани мембраны, ее деформация соответствует разности давления между двумя входами.

Напомним разницу между датчиком абсолютного давления и датчиком относительного давления. Датчик абсолютного давления измеряет давление, по отношению к давлению вакуума. Датчик относительного давления измеряет давление по отношению к атмосферному давлению окружающей среды и, таким образом, разницу между давлением процесса и атмосферным давлением.

Выбор датчика зависит, прежде всего, от изначальной задачи: хочу ли я знать давление по отношению к атмосферному давлению или нет?

Датчик абсолютного давления является единственным датчиком, способным измерять атмосферное давление, поэтому мы сможем использовать его для измерения барометрического давления. Одной из целей применения датчиков является измерение высотности, основанное на разнице в атмосферном давлении при изменении высот.

Атмосферное давление может варьироваться от примерно 30 мбар из-за изменений погоды и около 200 мбар при изменении высотности датчика (разница между уровнем моря и высотой в 2000 м). Для одного и того же значения измеряемого давления датчик относительного давления может иметь ошибку измерения из-за колебаний атмосферного давления. Эта погрешность может быть незначительной при измерении высокого давления и значительной при измерениии низкого давления. Предпочтительно остановить выбор на датчике абсолютного давления

Напомним разницу между датчиком абсолютного давления и датчиком отностительного давления. Датчик абсолютного давления измеряет давление по отношению к давлению вакуума. Датчик относительного давления измеряет давление по отношению к атмосферному давлению окружающей среды и, таким образом, разницу между давлением процесса и атмосферным давлением.

Выбор датчика зависит, прежде всего, от изначальной задачи: хочу ли я знать давление по отношению к атмосферному давлению или нет?

Датчик относительного давления подойдет вам, когда вы хотите устранить влияние атмосферного давления на измерение. Например, когда он используется для измерения гидростатического давления жидкости в резервуаре, поверхность жидкости одновременно подвергается атмосферному давлению, датчик относительного давления позволяет измерять только гидростатическое давление, избегая колебаний атмосферного давления.

Датчик дифференциального давления имеет два входа давления, он используется, когда вам необходимо узнать разность давлений между двумя точками.

Его можно использовать, например, для измерения расхода, используя устройства для снижения давления.

Как только вы определили тип давления, которое вам нужно измерить, вам следует определиться с технологией датчика.

В пьезорезистивном датчике давления, давление оказывает силу на чувствительный элемент, что приводит к изменению его сопротивления. Пьезорезистивные датчики давления имеют высокую чувствительность, они надежны и имеют хорошее тепловое сопротивление, но их выходной сигнал слабый.

В пьезоэлектрическом датчике давления, давление оказывает силу на элемент пьезоэлектрического материала, тем самым создавая напряжение на элементе. Эти датчики могут иметь очень большой диапазон измерений, а также очень хорошее тепловое сопротивление. С другой стороны, их выходной сигнал слаб, они не такие точные, как пьезорезистивные датчики.

В емкостном датчике давления,  мембрана является одной из пластин конденсатора. Под действием давления мембрана деформируется, тем самым изменяя емкость конденсатора. Эти датчики обеспечивают хорошую точность и имеют повышенную чувствительность, они могут измерять низкое давление, выраженное в mbar. С другой стороны, эти датчики не любят вибрации, потому что они могут сделать их измерения неустойчивыми.

После того, как вы определили, какое давление вам необходимо измерять,  абсолютное, относительное или дифференциальное, и выбрали технологию датчика, вам нужно выбирать правильную модель, основанную на следующих критериях:

• Прежде всего важно выбрать датчик, диапазон измерений которого соответствует диапазону давления, которое вы должны измерять, с учетом нормальных условий и случайных колебаний давления.
• Температура функционирования также является важным параметром. Большинство датчиков имеют рабочий диапазон от -25 ° C до 100 ° C. Кроме того, необходимо выбирать датчики, предназначенные для выдерживания более высоких температур.
• Как и для любого датчика, вы должны выбрать датчик давления, выходной сигнал которого соответствует вашему измерительному или управляющему контуру.
• Последним важным критерием выбора будет конфигурация датчика и способ его установки в точке измерения. Большинство датчиков имеют резьбу, что позволяет легко монтировать их на стежке, установленном на трубе, резервуаре и т. д. Существуют также датчики, оснащенные фланцами, миниатюрные датчики для пайки на печатной плате и т. д. Установка сенсорных мембранных датчиков имеет свои преимущества. В этой конфигурации мембрана датчика находится на одном уровне со стеной трубы, что позволяет избежать проблем с засорением из-за скопления материала в областях без потока. Эта конфигурация приспособлена для заряженных жидкостей, особенно в пищевой промышленности.