Қысым датчигі - қысымның кең таралған түрі және әртүрлі салаларда қолданылады. Қысым датчиктерін қолдануда пайдаланушылар микро қысымды қалай анықтау керектігін анықтау үшін қысым датчигі микро қысымды анықтау үшін өте маңызды әртүрлі анықтау элементтері мақсатына сәйкес қысым датчигі бірдей емес, әрине, анықтау әдісі де әртүрлі болады. Бүгін мен сізді қысым датчиктерін анықтаудың үш жиі қолданылатын әдісімен таныстырғым келеді, мен сізге көмектесемін деп үміттенемін.
1. Қысымды анықтау
тексерудің жалғыз әдісі: сенсордың қуат көзіне, ауа өткізгіш тесіктердің аузымен қысым датчигін үрлеу, сенсордың кернеуінің өзгеруінің шығысын анықтау үшін мультиметрлік кернеу файлымен. Егер салыстырмалы сезімталдық дифференциалды қысым датчигі өте үлкен болса, өзгеріс мөлшері айқын болады. Егер ешқандай өзгеріс болмаса, қысым жасау үшін ауа қысымының көзіне ауысу керек.
Жоғарыда аталған әдістерді қолдану арқылы сенсордың күйін негізінен анықтауға болады. Егер дәл анықтау қажет болса, дифференциалды қысым датчигіне қысым жасау үшін стандартты қысым көзін пайдалану және қысымның шамасына және шығыс сигналының өзгеру шамасына сәйкес сенсорды калибрлеу қажет. Ал егер шарттар рұқсат етсе, тиісті параметрлердің температураны анықтау.
2. Нөлдік нүктені анықтау
Мультиметрлік кернеу файлын пайдаланып, қысым көрсетілмеген жағдайда сенсордың нөлдік нүктесі шығысын анықтаңыз. Бұл шығыс әдетте мВ деңгейіндегі кернеу болып табылады, егер ол сенсордың техникалық сипаттамаларынан асып кетсе, бұл сенсордың нөлдік ауытқуы диапазоннан тыс екенін білдіреді.
3. Көпірді анықтау,
сенсор тізбегінің негізгі анықтауы дұрыс, әдетте Wheatstone толық көпір тізбегі, мультиметрлік омдарды пайдалану, кірістер арасындағы кедергіні өлшеу, сондай-ақ шығыстар арасындағы кедергі, екі кедергі кіріс және шығыс кедергісі болып табылады. MEMS қысым сенсоры. Кедергі шексіз үлкен болса, көпір сынған, бұл сенсорда ақау бар екенін немесе түйреуіш анықтамасының дұрыс бағаланбағанын көрсетеді.
Барлық сенсорлар сенсорының қысым нүктелері дизайнды жеңілдету және жалпы қателіктерді болдырмау үшін микроэлектромеханикалық (MEMS) қысым сенсорларымен бірге пайдалануға болатын қолданбалы кеңестер.
Қысым нүктесі 1: MEMS қысым сенсорлары - қысымды өлшеу түрі
пайда болуы MEMS қысым сенсорлары жүйе дизайнерлері мен қолданбалы инженерлердің қысымды өлшеу тәсілін өзгертті. Пайдаланудың қарапайымдылығы, шағын өлшемдері, төмен құны және беріктігі бұл сенсорларға автомобиль және өнеркәсіптік процестерді басқаруды, сондай-ақ медициналық және қолмен тасымалданатын құрылғы қолданбаларын өңдеуге мүмкіндік береді. Мысалы, үш осьті акселерометрлері, гироскоптары және магнитометрлері бар смартфондар сияқты қолмен жүретін навигациялық құрылғылардағы биіктіктің жоғары дәлдігін өлшеу еркіндік дәрежесінің оннан бір бөлігіне дейін қосуы мүмкін. Қысымды өлшеу навигациялық құрылғыларға межелі жердің дәл қабатын анықтауға мүмкіндік береді.
MEMS қысым сенсорлары әдетте кремний диафрагмасындағы қысым айырмашылығын өлшейді. 1-суретте көрсетілгендей үш түрі бар:
Манометрлік қысым (a), нөлдік нүкте жергілікті атмосфералық қысымның анықтамалық нүктесі болып табылатын қысымды өлшеу
Абсолютті қысым (b), нөлдік нүктесі пластинаның ішінде тығыздалған абсолютті вакуумға негізделген қысымды өлшеу.
Дифференциалдық қысым (c), кез келген екі қысым арасындағы айырмашылық дифференциалды қысым деп аталады (дельта P немесе ΔP).
Бұл конструкцияларда диафрагма микро-механикалық оюмен өңделеді, бұл химиялық өңдеу процесі. Өлшеу әдістері сыйымдылықты немесе резистивті (пьезоэлектрлік немесе пьезорезистивті) қамтуы мүмкін. Пьезорезистивті дизайн 1-суретте көрсетілген. Вакуум – теріс манометрлік қысым немесе атмосфералық қысымнан төмен мән. Қысымды өлшеу түрін көрсету немесе талқылау кезінде өлшеу техникасының дәл сипаттамасын беру үшін өлшеу түрін анықтау маңызды. 1-кестеде бірнеше жалпы өлшемдерге арналған сенсорға қойылатын талаптар көрсетілген.
Кесте 1. Жалпы қысым өлшемдерін және өлшеу түрлерін салыстыру.
Атмосфералық қысым және биіктік
Ең негізгі қысымды өлшеу атмосфералық қысым деп есептеледі. Теңіз деңгейіндегі стандартты атмосфералық қысым сынап бағанының 29,92 дюймін (Hg) (760 мм Hg (Torr) немесе 14,696 psi) құрайды. Атмосфералық қысым биіктік өскен сайын төмендейді, ал төмендеген сайын артады. Төмен және жоғары ауа райы үлгілері атмосфералық қысымды төмендетеді немесе арттырады. Сұйықтықсыз барометрлер абсолютті қысымды өлшеуді қамтамасыз етеді.
Биіктік өлшегіш – теңіз деңгейінен биіктікті көрсететін абсолютті манометр (өлшеу). Ауа қысымын биіктікке түрлендіру көбінесе биіктік өлшегіштің көмегімен жүзеге асырылады. Мысалы, теңіз деңгейінен 10 000 фут биіктік 10,1 псиа (69,7 кПа) құрайды. Қысым биіктігін (Тоқтату) мына теңдеу арқылы есептеуге болады:
Тоқтату = (1-(psta/1013,25)^0,190284)x145366,45 Ек. 1
Мұндағы Халт – футтағы биіктік, ал psta – миллибардағы (мбар) немесе гектопаскальдегі (гПа) қысым.
Сұйық бағанның биіктігі
Стандартты сұйықтық үшін сұйықтықтағы H тереңдігіндегі абсолютті қысым келесі түрде анықталады: Pabs = P + (ρ x g x H) теңдеу. 2
Ескерту.
Пабс - кг/м-с 2 (немесе Па) бойынша H тереңдіктегі абсолютті қысым.
P - сұйықтықтың жоғарғы жағындағы сыртқы қысым, әдетте ашық атмосфералық қысым.
Сұйықтықтың тығыздығы (мысалы, таза су үшін 1 г/см3, 4°C тұзды ерітінді үшін 1,025 г/см3)
g – ауырлық күшінің үдеуі (g = 9,81/с2) (32,174 фут/с2))
H - метр немесе футтағы тереңдік
Су тереңдігі
теңдеуіне сәйкес. 2, су асты объектісінің қысымының жоғарылауы сұйықтықтың тығыздығы мен тереңдігіне негізделген. Жалпы тереңдік өлшемдеріне тұщы су немесе тұзды су жатады. Тұщы су үшін қысымның жоғарылауы фут үшін 0,43 psi құрайды, ал тұзды суда - бұл 0,44 psi футқа. сүңгуірдің су астындағы манометрі (СПГ) немесе тереңдік көрсеткіші абсолютті қысым көрсеткіші болып табылады. Дайвинг калькуляторы қауіпсіз көтерілу үшін қажетті уақытты қамтамасыз етеді, себебі тіпті 100 фут тереңдіктің өзі 400 кПа (3,951 атмосфера немесе 58,1 psi) қысымды тудырады.
Құбыр ағыны
Сұйықтық ағыны қолданбаларында пайда болатын қысымның төмендеуін бірнеше факторлар анықтайды, соның ішінде ламинарлы және турбулентті ағын, жылдамдық, қозғалатын тұтқырлық және Рейнольдс саны, құбыр ішіндегі кедір-бұдыр, сонымен қатар диаметр, ұзындық және пішін факторлары. Саңылау тақталары, вентури түтіктері және саптамалар жағдайды жеңілдетеді. Бұл жағдайларда (2-суретті қараңыз) ағын жылдамдығы ΔP (p1-p2) байланысты:
q = cd π/4 D22 [2(P1 – P2) / p(1 – d4)]1/2
Ескерту.
q – м3/с-тегі шығын
cd - ағынның коэффициенті, ауданның қатынасы = A2/A1.
P1 және P2 N/m2 бірлікте.
Ρ – кг/м3-тегі сұйықтықтың тығыздығы.
D2 - тесік, вентури немесе саптама диаметрі (м)
D1 - жоғары және төменгі құбыр диаметрі (м)
d=D2/D1 диаметрінің қатынасы
Сурет 2.p Сұйықтықты өлшеу элементі.