Чувствительный элемент преобразователя дифференциального давления: почему мембранная коробка?
В промышленных измерениях в качестве чувствительного элемента преобразователей дифференциального давления повсеместно используется мембранная коробка, а не одиночная мембрана. Это не случайность, а закономерный выбор, основанный на принципе измерения и требованиях к надёжности. Мембранная коробка обладает значительными преимуществами в чувствительности и устойчивости к перегрузкам.
Сравнение мембранной коробки и одиночной мембраны
- Мембранная коробка: состоит из двух сваренных мембран, внутри заполнена силиконовым маслом. Обладает высокой чувствительностью и хорошей линейностью в диапазоне дифференциального давления; при односторонней перегрузке мембранная коробка не подвержена повреждениям, а влияние на характеристики минимально.
- Одиночная мембрана: проста в изготовлении, обладает высокой чувствительностью, но не выдерживает одностороннюю перегрузку, что может привести к остаточной деформации или повреждению.
Поэтому подавляющее большинство преобразователей дифференциального давления используют мембранную коробку для обеспечения долгосрочной стабильной работы.
| Характеристика | Мембранная коробка | Одиночная мембрана |
|---|---|---|
| Чувствительность | Высокая | Высокая |
| Линейность | Хорошая | Средняя |
| Устойчивость к односторонней перегрузке | Высокая | Низкая |
| Демпфирование | Есть (силиконовое масло) | Нет |
| Стабильность выходного сигнала | Стабильный | Пониженная |
Силиконовое масло, заполняющее мембранную коробку, не только передаёт давление, но и обеспечивает демпфирование, делая выходной сигнал прибора более стабильным. Это преимущество недостижимо для одиночной мембраны.
На примере E+H PMD55B: принцип измерения мембранной коробки
На примере преобразователя дифференциального давления E+H PMD55B его принцип измерения наглядно демонстрирует необходимость мембранной коробки.
Из приведённого рисунка можно наглядно понять, что при наличии только односторонней мембраны измерить дифференциальное давление невозможно. Поскольку для измерения дифференциального давления необходимо одновременно получить два значения давления, мембранная коробка позволяет подвести давление с обеих сторон к одному чувствительному элементу и точно выдать дифференциальное давление.
Преимущества мембранной коробки также видны из применения преобразователя дифференциального давления для измерения расхода. Измерение расхода зависит от стабильного получения дифференциального давления; мембранная коробка сохраняет надёжные характеристики даже в условиях перегрузок и пульсаций.
Резюме
- Мембранная коробка обладает высокой чувствительностью и хорошей линейностью в диапазоне дифференциального давления.
- Устойчива к односторонней перегрузке, силиконовое демпфирование обеспечивает стабильный выходной сигнал.
- Одиночная мембрана не может удовлетворить требованиям надёжности и стабильности измерения дифференциального давления.
Таким образом, в промышленных преобразователях дифференциального давления мембранная коробка является предпочтительным чувствительным элементом.