Диагностика строительных машин / Датчики средств диагностирования строительных машин / Глава 4.4
Измерительный преобразователь давления ИПД-2
Предназначен для измерения статических и пульсирующих избыточных давлений жидких и газообразных сред в диапазоне от -0,04 до 40 МПа.
По сравнению с существующими тензорезисторными, индуктивными, потенциометрическими, емкостными, магнитоупругими и пьезоэлектрическими измерительными преобразователями давлений преобразователь ИПД-2 обладает высокой чувствительностью, повышенной точностью, линейностью градуировочной характеристики, стабильностью метрологических характеристик во времени и при изменении температуры (от +5 до +120°С), унифицированным выходным сигналом (10 мВ) на любом поддиапазоне. Кроме того, он имеет унифицированные присоединительные размеры и благодаря наличию свободно вращающейся гайки обеспечивает быстрый и удобный монтаж и демонтаж на контролируемой поверхности.
ИПД-2 состоит из корпуса с торцовой цельно-точеной плоской мембраной. Мембрана, являясь первичным упругим элементом, с внутренней стороны имеет жесткий центр, в котором закреплен вторичный упругий элемент - скоба. Противоположный конец скобы жестко соединен с неподвижным стаканом, закрепленным в корпусе преобразователя. При этом обеспечивается возможность создания необходимой начальной деформации упругого элемента.
С обеих сторон скобы наклеены по два малобазных тензорезистора, при этом два из них работают на растяжение и два на сжатие. В корпус преобразователя впаяна экранизирующая оплетка, внутри которой размещены монтажные провода. Противоположные от корпуса концы оплетки и проводов подсоединены к монтажной коробке с разъемом типа 2РМ14. В монтажной коробке размещены переменные сопротивления типа СП5, предназначенные для уравновешивания мостовой схемы и обеспечения необходимых параметров преобразователя при изготовлении. Это значительно упрощает технологию изготовления и настройки ИПД-2 и резко снижает его стоимость.
Соединительные провода (длиной 0,75 м) от корпуса до монтажной коробки вместе с экранирующей оплеткой размещены внутри эластичной масло- и бензостойкой пластмассовой трубки. В нерабочем положении мембрана преобразователя и разъем закрываются пластмассовыми колпачками.
Принцип работы ИПД-2 следующий: при воздействии на мембрану давления жидкости или газа деформируются первичный и вторичный упругие элементы: деформация вторичного упругого элемента с помощью тензорезисторов, соединенных в мостовую схему, преобразуется в относительное изменение сопротивлений тензорезисторов и разбаланс мостовой схемы (в виде выходного напряжения до 10 мВ).
Малые габариты и масса позволяют устанавливать преобразователь в труднодоступных местах объекта. Он прост по конструкции и в изготовлении.
Датчики давления тензометрические ЛХ-412 и ЛХ-415 предназначены для измерения быстроменяющихся давлений жидких и газообразных сред, а также могут быть использованы для измерения статических и статодинамических давлений. Общий вид (в разрезе) и электрическая схема датчиков приведены. Принцип действия и электрическая схема датчиков ЛХ-412 и ЛХ-415 одинаковые, имеются только конструктивные отличия.
Чувствительный элемент представляет собой цилиндрический стакан на внутренней и наружной поверхностях которого наклеены проволочные тензорезисторы, соединенные в мостовую схему. Величина сопротивления каждого тензорезистора 700± ±15 Ом.
В диагональ питания мостовой схемы датчика включено медное проволочное сопротивление Яа. служащее для компенсации изменения чувствительности от изменения температуры.
Сопротивление предназначено для компенсации температурной погрешности нуля.
Корпус, мембрана и штуцер изготовлены из коррозионно-стойкой стали 12Х18Н9Т.
На контакты диагонали мостовой схемы датчика подается напряжение питания. Выходной сигнал с датчика проходит на усилительно- преобразующую аппаратуру.
Принцип работы датчика: давление разделительной мембраной с эффективной площадью 5Эф преобразуется в усилие Рх, которое через подушку передается на стакан сечением 7 Под действием усилия стакан деформируется, и деформация стакана воспринимается тензорезисторами с коэффициентом тензочувствительности. В результате этого изменяется сопротивление тензорезисторов (в относительных единицах).
Относительное изменение сопротивления тензорезисторов мостовой схемой преобразуется в величину выходного сигнала 11х.
Следовательно, величина выходного сигнала является функцией измеряемого давления
Датчики индуктивные пульсирующих давлений типа ДИ предназначены для измерения избыточного давления жидкостей. Общий вид (в разрезе) и принципиальная электрическая схема датчика ДИ приведены.
Чувствительный элемент датчика - мембрана сварена с наконечником. В наконечник ввернут шток. В упор, законтренный гайкой, ввернут магнитопровод с катушками. Сверху на магнитопровод навертывается колпачок. Магнитопровод и колпачок контрятся с помощью гаек. На колпачок приклеивается катушка (собранная). К контактам катушки припаяны выводы катушек магнитопровода и провода. Сверху датчик закрывается кожухом, который крепится винтами.
Принцип действия датчика: под действием избыточного давления мембрана деформируется и изменяет воздушный зазор магнитопровода, что приводит к изменению выходного напряжения. Датчик работает по схеме дифференциального трансформатора. Он включается в мостовую схему усилителя, которая запитывается от генератора.
Датчик давления индуктивный ДД-10 предназначен для измерения пульсирующих давлений жидкости. Общий вид датчика приведен. Действие датчика основано на преобразовании прогиба мембраны в изменение индуктивности. Мембрана , воспринимающая давление, является якорем индуктивной системы.
Рабочая и компенсирующая обмотки включены в мостовую схему индикатора давления. Мембрана изготовлена заодно с корпусом датчика и доработана после термообработки корпуса. Толщина мембраны различная в зависимости от диапазона измеряемых давлений в пределах 0,3-1,3 мм. Датчики рассчитаны на измерение импульсных давлений с частотой до 2000 Гц. Выпускается 11 модификаций датчиков для измерений давлений в различных диапазонах в пределах от 0,5 до 30 мПа. Датчик ДД-10 рассчитай для работы с индикатором давления типа ИД-2И. Длина датчика 68 мм, диаметр 33 мм, масса 185 г. Установочная резьба датчика М30Х1,5.
Датчики пульсаций давления пьезоэлектрические ЛХ-604 и ЛХ-608 предназначены в комплекте с усилителем для измерения пульсаций давления Р жидкости и газов с амплитудами от 0,05 до 5 МПа в диапазоне статических давлений РСт от 3 до 60 МПа. Устройство и принцип действия датчиков ЛХ-604 и ЛХ-608 аналогичны, они различаются тем, что датчик ЛХ-608 имеет канал для охлаждения водой.
Рассмотрим конструкцию и принцип действия датчика ЛХ-604. показаны общий вид и электрическая схема датчика.
Чувствительным элементом датчика является керамический пьезоэлемент ПЭ8Д-2 РЦО.338.091 ТУ. Электрическими выводами являются токосъемники 3, 4. Выход датчика симметричный, т. е. оба полюса датчика изолированы от корпуса.
Принцип действия датчика заключается в следующем. Пульсация воспринимается мембраной 6 и передается на чувствительный элемент - пьезопластину 5. В результате на обкладках пьезо пластины появится знакопеременное напряжение, величина которого изменяется пропорционально амплитуде пульсаций давления.
Сигнал с датчика через усилитель подается на регистрирующую систему с выходным сопротивлением не менее 50 кОм.
Датчик давления потенциометрический малогабаритный повышенной точности МД-10Т предназначен для измерения избыточного давления жидкости в статических и медленно меняющихся процессах.
В случае применения датчика для измерения давления не кислородных сред на его корпусе нанесена полоса черного цвета.
Датчики могут быть изготовлены, при этом к шифру добавляется индекс С.
Приемный узел состоит из корпуса , мембраны, кольца и крышки. Для предохранения мембраны от разрушения при перегрузках давлением в датчике применен заливной профилированный упор из легкоплавкого сплава. Кронштейн привинчен к крышке приемного узла при помощи двух стоек. В регулировочных винтах, закрепленных в кронштейне, установлена ось со щеткодержателем, изолированным от оси изоляционной втулкой. В поводках оси закреплены концы возвратных пружин. На кронштейне помощью винтов закреплен потенциометр. К стойкам винтами крепится плоская пружина со штоком, нижний конец которого прижат к мембране и находится в специальной лунке. В скобе зажимаются монтажные провода. Механизм защищен от проводов экраном. Датчик закрывается кожухом, который крепится к корпусу винтами.
К кожуху винтами крепится вилка. Для подводки противодавления в статическую камеру датчиков с диапазоном измерения до 1,0 МПа в конструкции предусмотрен статический штуцер, закрываемый на время транспортировки колпачком.
Принцип работы датчика заключается в следующем. Избыточное давление воздействует на чувствительный элемент датчика. В качестве чувствительного элемента в приборе применяется малогабаритная гофрированная мембрана. Под воздействием избыточного давления мембрана деформируется. Деформация передается на шток. Шток через рычаг поворачивает щеткодержатель и перемещает скользящий контакт по потенциометру. При этом меняется выходное относительное сопротивление и соответственно выходное напряжение.
Датчик МД-10Т применяется (в количестве 3 шт.) в «Стенде для проверки тормозов грузовых автомобилей и прицепов» (КИ-4998 ГОСНИТИ). Здесь датчик выполняет функцию силомера и входит в комплект двух нагрузочных гидроэлектрических устройств для измерения тормозных сил на колесах правой и левой стороны автомобиля и в комплект гидроэлектрического педаметра (устройства для определения усилия нажатия на тормозной педали). В данном случае в датчике величина внутреннего сопротивления меняется пропорционально изменению давления в гидроцилиндрах стенда. В качестве индикаторов применяются микроамперметры.