Российский производитель и эксклюзивный представитель известных мировых брендов КИПиА
Российский производитель и эксклюзивный представитель известных мировых брендов КИПиА
Для прямого измерения давления среды датчик давления должен быть подвержен воздействию или контактировать с этой средой. Многие датчики давления используют чувствительную мембрану, которая реагирует (деформируется) на изменения давления среды. Деформация чувствительной мембраны может измеряться различными методами, такими как тензометрия и измерение емкости.
Поскольку среда контактирует с чувствительной мембраной, давление можно измерить, однако мембрана также подвергается воздействию температуры среды. Высокие или низкие температуры вызывают расширение или сжатие металла, что приводит к измеримым изменениям в чувствительной мембране.
В датчиках давления с тензорезисторами температура может изменять сопротивление тензорезисторов и влиять на выходной сигнал датчика. В емкостных датчиках свойства самого конденсатора (например, диэлектрик) могут влиять на выход датчика.
Когда высокие или низкие температуры влияют на приборы для измерения давления, производители используют компенсацию температуры для противодействия этим эффектам. Температура может влиять как на чувствительный элемент, так и на точность электронных компонентов на печатной плате датчика.
Процесс компенсации температуры заключается во введении электронного сигнала в устройство, который фиксирует внутреннюю температуру и формирует противоположный сигнал для нейтрализации влияния температуры.
Хотя это значительно помогает, компенсация температуры может быть несовершенной, если температура неоднородна по всему датчику давления. Быстрые изменения температуры в разных частях датчика могут приводить к неточностям до тех пор, пока не установится равномерный температурный профиль.
В применениях с медленными изменениями температуры (в течение часов или дней), даже если они значительны, более вероятно достижение равномерного температурного профиля и эффективная работа компенсации температуры. В случаях быстрого изменения температуры среды при неизменной температуре окружающей среды существуют различные решения для смягчения воздействия экстремальных температур.
Температурные колебания и экстремальные температуры могут негативно влиять на надёжность. Температурные циклы создают нагрузку на механические и электронные компоненты. Высокие рабочие температуры также снижают долгосрочную надёжность электронных компонентов.
Расчёты средней наработки на отказ (MTBF) применяются для оценки среднего срока службы устройства до отказа. Эмпирическое правило: средняя наработка сокращается вдвое при повышении рабочей температуры на каждые 10 градусов Цельсия.
Для снижения влияния температуры необходимо обеспечить приближение температуры оборудования к температуре окружающей среды — это улучшит точность и надёжность.
Температура среды не должна превышать указанный рабочий диапазон прибора, но следующие аксессуары для измерительных приборов могут помочь защитить ваши приборы от повреждений:
Капилляры
Капилляр обеспечивает расстояние между процессом и преобразователем, защищая его от опасных температур.
Одна часть капилляра подключается к процессу, а другая — к преобразователю, что позволяет установить преобразователь в безопасном месте, вдали от экстремальных температур процесса.
Капилляры способствуют снижению (или повышению) температуры среды за счёт минимизации объёма среды и максимизации площади поверхности, контактирующей с окружающей температурой.
Несколько дюймов/сантиметров могут достаточно быстро вернуть температуру среды в безопасный рабочий диапазон (см. рисунок ниже).
Капилляры хорошо применимы с газами или жидкостями, где не ожидается резких изменений давления или большого объёма потока среды. При ожидании потока или быстрых изменений существуют другие решения.
Мембранные разделители
Мембранные разделители применяются для защиты приборов измерения давления, таких как преобразователи давления, когда требуется совместимость с процессом. Они герметично изолируют соединение, предотвращая прохождение среды, но при этом позволяют измерять давление.
Однако следует учитывать, что мембранные разделители могут повлиять на точность измерений, так как требуют дополнительного давления для смещения заполнителя.
Влияние на точность будет больше у мембранных разделителей с высокой жёсткостью пружины, жидкостей с высоким коэффициентом теплового расширения и у приборов с низким диапазоном измерений давления.
Рекомендуется проводить повторную калибровку преобразователя давления с установленным мембранным разделителем при ожидаемой рабочей температуре среды.
Паровые сифоны
При необходимости измерения давления в паровых линиях следует учитывать специальные меры предосторожности. Пар несёт значительную энергию, и аксессуары, такие как длинные капилляры, могут не справиться с понижением температуры из-за потока пара.
Для таких условий предназначены паровые сифоны. Они защищают преобразователи от высокотемпературного пара, создавая барьер из конденсата и изолируя прибор от быстрых температурных перепадов при прямом контакте с паром.
