Probleme generale de măsurare a presiunii - studopediya

O largă varietate de echipamente, inclusiv a unui senzor pentru măsurarea presiunii datorită faptului că termenul „presiune“, a include o gamă extinsă de valori - din vid ultrahigh la suprapresiune ultrahigh. Evaluează valoarea presiunii poate fi specificată ca absolută, în raport cu un vid, și relativ, în raport cu unitățile de presiune atmosferică; În plus, rezultatul măsurătorii poate fi o diferență de două variabile aleatoare - două presiuni diferite. În final, măsurarea presiunii poate fi realizată în diferite caracteristici media, fizice și chimice care sunt foarte diverse.

Presiune - o cantitate fizică ce caracterizează forța de impact pe suprafață corporală sau unitate elementară zona selectată în mod condiționat în interiorul corpului.

Presiunea P a unui fluid în peretele vasului, care sunt complet umplute cu o forță determinată dF. acționând normal la elementul de suprafață ds peretele vasului:

În lichidul de asemenea acționează gravitația. De aceea, de exemplu, în cazul în care coloana de lichid este într-un rezervor vertical deschis, presiunea la punctul de la distanță h de la suprafață egală cu suma P0 presiunea atmosferică și masa coloanei de lichid, care acționează pe unitatea de suprafață:

unde p - densitatea lichidului; g - accelerația gravitațională.

În cazul în care acționează fluid chiar și orice accelerație necesară pentru a lua în considerare, de asemenea, influența forței de inerție la presiunea.

P0 presiune atmosferică. numita barometrică sau gravitate, este o consecință a gravitației Pământului, care deține particulele de aer de la suprafața pământului. În practică, măsurătorile sunt făcute mai des în raport cu presiunea atmosferică inițială. Diferența de presiune din interiorul vasului și presiunea atmosferică în afara containerului este suprapresiune și suprapresiunea poate fi atât pozitive cât și negative. Valoarea presiunii barometrice și excesul de presiune numit absolută.

Presiunea barometrică în diferite straturi ale atmosferei depinde de înălțimea locației deasupra nivelului mării, și variază exponențial:

unde p0 și pH - presiune, respectiv la nivelul mării și la o înălțime h de la nivelul mării; # 961; 0 - densitatea aerului la nivelul mării.

Fig. 5.1 prezintă modificarea presiunii în atmosfera Pământului în funcție de altitudine.

Figura 5.1 Distribuția presiunii în atmosferă în funcție de înălțimea deasupra nivelului mării

Măsurarea presiunii în lichid staționar sau gaz în recipientele închise, carii și conducte se reduce la dimensiunea F. forță care acționează pe suprafața peretelui S mărginește mediu - măsurarea obiectului. Într-o presiune de fluid sau gaz în mișcare sunt de trei tipuri: presiunea statică Ps mediu staționar. pd presiune dinamică. datorită în mișcare viteza v a unui fluid, și o presiune p totală, reprezentând suma acestor două presiuni:

Presiunii dinamice care acționează pe direcția normală de suprafață de curgere care crește presiunea statică asupra magnitudinii

unde V - viteza lichidului, sau cu gaz; # 961; - densitatea mediului.

Măsurarea presiunilor statice și dinamice pot fi efectuate de către doi senzori de presiune separate, D1 și D2. cu tubul de evacuare porturile Pitot (fig. 5.2). Semnalul de ieșire al primului senzor va fi proporțională cu presiunea statică, iar al doilea senzor - presiunea totală. Diferența dintre aceste semnale vor determina valoarea presiunii dinamice.

zonă separată de măsurare a presiunilor acustice sunt - alternarea presiuni în gaze și lichide în sonice și intervalele de frecvență cu ultrasunete. Senzori de presiune acustică trebuie doar să reacționeze la componenta AC a presiunii măsurate, de ex., E. Semnalul de ieșire nu ar trebui să afecteze presiunea atmosferică.

Figura 5.2 Schema de măsurare a presiunii totale cu ajutorul unui tub Pitot

Unitatea de măsură a presiunii și a tensiunii în sistemul SI este Pascal - presiune cauzată de o forță de 1 N, distribuite uniform pe suprafața de 1 m și la acesta normal. Cu toate acestea, în practică, continuă să fie utilizate unități de presiune extrasystematic, utilizarea care se datorează nevoilor practice. Tabel. 5.1 Traducere date unitățile de presiune mai comune.

Unități de presiune

În funcție de viteza de schimbare a presiunii, adică În funcție de natura lui R (t), diversitatea sarcinilor de măsurare a presiunii poate fi redusă la trei opțiuni: măsurarea presiunii statice sau lent variabile în schimbare rapidă de măsurare a presiunii și măsurarea presiunii pulsului.

În practică, banda este acceptată la presiunea statică, valoarea care rămâne constantă în timpul măsurătorii. variind lent de presiune - este un procedeu care cuprinde o componentă de curent continuu și componentele armonice cu frecvențe între 30 și 20 Hz.

Prin schimbarea rapidă și presiunile de impulsuri includ procese cu componente aleatoare și armonice în gama de frecvențe de la zeci până la sute de mii de hertzi.

schimbare rapidă a presiunii (fig. 5.3, b) cuprind schimbarea și fenomene tranzitorii periodic. fluid la supratensiuni de presiune și de gaz, iar zgomotul acustic este adesea un proces oscilatorie aleator (Fig. 5.3B, d).

Presiunea pulsului au forma de impulsuri singulare sau repetate periodic și caracterizate prin amplitudine mare și un timp mai scurt de creștere a impulsului și căderea timp a procesului. In cele mai multe cazuri, aceste procese nu sunt constante componente (fig. 5.3, d-g).

Cerințele metrologice mai stricte pentru senzori și sisteme de măsurare a proceselor statice și variază lent. Acest lucru se datorează faptului că senzorii trebuie să fie măsurate simultan fenomene tranzitorii erori admise și presiune constantă, urmată de pulsație. Aceste cerințe sunt contradictorii în multe cazuri, cu greu compatibile într-un singur senzor, ca și pentru măsurarea tranzienți cu o eroare mică necesită o frecvență naturală ridicată și un grad mic de sedare, dar pentru o mică eroare în măsurarea presiunii constante, urmat de ondulație de înaltă frecvență este necesară o frecvență naturală scăzută și o mare gradul de sedare. Senzori pentru măsurarea rapidă care variază și presiuni pulsatile ar trebui să aibă erori dinamice scăzute, adică. E. O frecvență naturală ridicată și absența rezonanțe mecanice și electrice în gama de frecvențe de funcționare de măsurare a presiunii și a factorilor destabilizatori. Pentru a oferi sistem dinamic erori în general permise, toate elementele sistemului (detector-amplificator-convertor-recorder) trebuie să se potrivească în măsurătorile benzi de frecvență.

Figura 5.3 Natura modificării presiunii în timp:
și - care variază lent presiune; b - variind lent de presiune, urmată de pulsatorie; într - o presiune în schimbare rapidă componentă constantă; g - o presiune care se schimbă rapid, fără componentă de curent continuu;
d - presiunea pulsului; f, g - șoc sau a presiunii de explozie