Пьезоэлектрические датчики динамического давления EL-SCADA RAV
Новое поколение преобразователей динамического давления EL-SCADA RAV предназначены для измерения пульсации давления. Пьезоэлектрические датчики являются незаменимым инструментом для работы в устройствах с высокой рабочей температурой.
Чувствительный элемент выполнен на основе монокристалла фосфата галлия (GaPO4) и выдает линейный сигнал, мало зависящий от температуры, во всем частотном диапазоне.
Линейность характеристики достигается низким уровнем утечки сигнальных зарядов в соединительном кабеле от датчика к усилителю. Коррекция данной характеристики не требуется.
В специально разработанном для этой цели кабеле используются исключительно тугоплавкие материалы на основе никеля (Ni) и палладия (Pd), которые изолированы материалом из отпрессованного керамического порошка.
Путем реализации этих решении обеспечивается надежная работа датчика при температурах до +650°С при длительном воздействии, до +700°С при кратковременном воздействии.
Особенности применения
В турбинах, при неустойчивом горении (проскоками пламени, или вибрационном горении) может произойти серьезная неисправность, этим и обусловлена актуальность контроля за процессом горения в двигателях внутреннего сгорания и турбинных двигателях.
Для контроля процесса горения необходимо управлять распылом топлива для снижения уровня пульсации давления.
Для этой цели берут замеры динамического давления в различных точках турбины. Управляя параметрами турбины такими, как, например, распыл топлива, можно добиться снижения уровня пульсаций давления, что приводит к устойчивости горения.
Применение:
- Пьезоэлектрические датчики давления применяются для контроля пульсации давления и измерения динамического давления при высоких температурах для газовых турбин, авиационных двигателей, двигателей внутреннего сгорания
- Контроль динамического давления в различных зонах камер сгорания.
Преимущества
- Запатентованный чувствительный элемент датчика позволяет получить исключительное качество сигнала во всем диапазоне температур
- Промышленно выращенный монокристалл GaPO4 гарантирует постоянную чувствительность и превосходную производительность при высоких температурах
- Стабильная работа при высокой температуре до +650°С
- Низкий порог отклика (высокая чувствительность)
- Отсутствие пироэлектрического эффекта и утечки сигнала
- Компактные размеры чувствительного элемента (от 4 мм в диаметре)
- Все датчики серии EL-SCADA RAV внесены в реестр СИ
- Взрывозащищенное исполнение
Для модели RAV6 разработан специальный адаптер, который может адаптировать размеры датчика до аналогичного преобразователя серии CP 103 (производства Meggit, который не поставляется в РФ).
Более подробная информация об этом решении представлена во вложении.
Источник
Пьезоэлектрические датчики динамического давления с кварцевым чувствительным элементом.
Пьезоэлектрический датчик давления представляет собой контрольно-измерительное устройство, используемое для точного измерения динамического давления. Технический результат применения этих датчиков заключается в увеличении точности и скорости измерения пульсирующего давления.
Особенности
- Быстрое время отклика (микросекунды)
- Резонирующая частота до ≥500 кГц
- Измеряет малые изменения давления при высоком уровне статического давления
- Диапазон рабочих температур от — 196 ˚С до +399 ˚С
- Благодаря прочному корпусу датчик не подвержен повреждению даже при ударах и вибрации в несколько тысяч G.
- Технология ICP выходного сигнала позволяет снимать «чистые» данные обычным коаксиальным кабелем даже при использовании датчики в суровых условиях среды.
Полная линейка пьезоэлектрических датчиков давления PCB используется для различных измерений динамического давления, например: сжатие, пульсацию, кавитация, гидравлические и пневматические колебания давления, звук высокой интенсивности, взрывной волны, баллистические испытания, тестирование взрывных компонентов (например, детонаторы) и другие динамические давления 690 МПа.
Высокочастотные датчики динамического давления общего назначения
- для изучения процессов горения
- тестирования взрывных компонентов (например, детонаторы)
- тестирования подушек безопасности
- для измерения давления ударной воздушной волны
- Высокое время отклика кварцевого элемента: ≤1 мкс
- Высокая резонирующая частота: ≥500 кГц
- Встроенная компенсация ускорения снижает воздействия удара и вибрации
| Высокочастотные датчики давления общего назначения | ||||
| Модель | 113B28 | 113B27 | 113B21 | 113B26 |
| Динамический диапазон | 344,7 кПа | 690 кПа | 1 379 кПа | 3 450 кПа |
| Чувствительность (+/- 10%) | 14,5 мВ/кПа | 7,25 мВ/кПа | 3,6 мВ/кПа | 1,45 мВ/кПа |
| Максимальное давление | 6895 кПа | 68950 кПа | ||
| Разрешение | 0,007 кПа | 0,014 кПа | ||
| Резонансная частота | ≥500 кГц | |||
| Время нарастания | ≤1 мкс | |||
| Чувствительность при низких частотах (-5%) | 0,5 Гц | 0,01 Гц | ||
| Нелинейность амплитудных характеристик | ≤ 1% | |||
| Чувствительность к вибрации | ≤ 0,0014 кПа/м/с 2 | |||
| Температурный диапазон | -73…+135˚С | |||
| Максимально мгновенная температура | 1649 ˚С | |||
| Максимальная вибрация | 2000 g | |||
| Чувствительный элемент | кварц | |||
| Соединение | 10-32 «мама-мама» | |||
| Материал корпуса | Нержавеющая сталь | |||
| Материал диафрагмы | Инвар | |||
| Уплотнение | Герметично запаянное | |||
| Высокочастотные датчики давления общего назначения | |||
| Модель | 113В24 | 113В22 | 113В23 |
| Динамический диапазон | 6 895 кПа | 34 475 кПа | 68 950 кПа |
| Чувствительность (+/- 10%) | 0,725 мВ/кПа | 0,145 мВ/кПа | 0,073 мВ/кПа |
| Максимальное давление | 68 950 кПа | 103 425 кПа | 103 420 кПа |
| Разрешение | 0,035 кПа | 0,14 кПа | 0,28 кПа |
| Резонансная частота | ≥500 кГц | ||
| Время нарастания | ≤1 мкс | ||
| Чувствительность при низких частотах (-5%) | 0,005 Гц | 0,001 Гц | 0,0005 Гц |
| Нелинейность амплитудных характеристик | ≤ 1% | ||
| Чувствительность к вибрации | ≤ 0,0014 кПа/м/с 2 | ||
| Температурный диапазон | -73…+135˚С | ||
| Максимально мгновенная температура | 1649 ˚С | ||
| Максимальная вибрация | 2000 g | ||
| Чувствительный элемент | Кварц | ||
| Соединение | 10-32 «мама» | ||
| Материал корпуса | Нержавеющая сталь | ||
| Материал диафрагмы | Инвар | ||
| Уплотнение | Герметично запаянное | ||
Высокочастотные датчики давления изолированные от корпуса
Серия датчиков 102В является заземленной версией серии 113В. Данные датчики имеют все те же характеристики что и серия 113В, однако имеют преимущество за счет изоляции, которое помогает избежать коротких замыканий.
| Высокочастотные датчики давления изолированные от корпуса | |||
| Модель | 102В | 102В03 | 102В04 |
| Динамический диапазон измерения | 34 500 кПа | 69 000 кПа | 6 900 кПа |
| Чувствительность (+/- 10%) | 0,15 мВ/кПа | 0,07 мВ/кПа | 0,7 мВ/кПа |
| Максимальное давление | 103 000 кПа | 103 420 кПа | 69 000 кПа |
| Разрешение | 0,14 кПа | 0,28 кПа | 0,14 кПа |
| Резонансная частота | ≥500 кГц | ||
| Время нарастания | ≤1 мкс | ||
| Чувствительность при низких частотах (-5%) | 0,01 Гц | 0,0005 Гц | 0,005 Гц |
| Нелинейность | ≤ 1% | ||
| Чувствительность к вибрации | ≤ 0,0014 кПа/м/с 2 ) | ||
| Температурный диапазон | -73…+135 ˚С | ||
| Максимально мгновенная температура | 1649 ˚С | ||
| Соединение | 10-32 «мама» | ||
| Чувствительный элемент | Кварц | ||
| Материал корпуса | Нержавеющая сталь | ||
| Материал диафрагмы | Инвар | ||
| Уплотнение | Герметично запаянное | ||
| Высокочастотные датчики давления изолированные от корпуса | |||
| Модель | 102В06 | 102В15 | 102В16 |
| Динамический диапазон измерения | 3450 кПа | 1379 кПа | 689 кПа |
| Чувствительность (+/- 10%) | 1,45 мВ/кПа | 3,6 мВ/кПа | 7,25 мВ/кПа |
| Максимальное давление | 68 950 кПа | 6 895 кПа | 6 895 кПа |
| Разрешение | 0,014 кПа | 0,007 кПа | 0,007 кПа |
| Резонансная частота | ≥500 кГц | ||
| Время нарастания | ≤1 мкс | ||
| Чувствительность при низких частотах (-5%) | 0,01 Гц | 0,5 Гц | 0,5 Гц |
| Нелинейность | ≤ 1% | ||
| Чувствительность к вибрации | ≤ 0,0014 кПа/м/с 2 ) | ||
| Температурный диапазон | -73…+135 ˚С | ||
| Максимально мгновенная температура | 1649 ˚С | ||
| Соединение | 10-32 «мама» | ||
| Чувствительный элемент | Кварц | ||
| Материал корпуса | Нержавеющая сталь | ||
| Материал диафрагмы | Инвар | ||
| Уплотнение | Герметично запаянное | ||
Миниатюрные датчики давления ICP
Особенности
- Встроенная диафрагма для длительного использования датчика
- Быстрое время отклика кварцевого элемента ≤ 2 µсек
- Высокая резонирующая частота ≥ 250 кГц
Миниатюрные датчики давления, разработанные специально для применений, где монтажное расстояние очень ограничено.
| Миниатюрные датчики давления ICP | |||
| Модель | 105С | 105С02 | 105С12 |
| Динамический диапазон измерения | 690 кПа | 690 кПа | 6 895 кПа |
| Чувствительность | 7,3 мВ/кПа | 7,3 мВ/кПа | 0,73 мВ/кПа |
| Максимальное давление | 51 713 кПа | 1 720 кПа | 13 790 кПа |
| Разрешение | 0,035 кПа | 0,035 кПа | 0,14 кПа |
| Резонирующая частота | ≥ 250 кГц | ||
| Время отклика | ≤ 2 мкс | ||
| Чувствительность при низких частотах (-5%) | 0,5 Гц | ||
| Нелинейность | ≤ 2% | ||
| Чувствительность к ускорению | 0,028 кПа/м/с 2 | ||
| Температурный диапазон | -73…+121˚С | ||
| Максимально мгновенная температура | 1649 ˚С | ||
| Соединение | витая пара | 5-44 «мама» | 5-44 «мама» |
| Материал корпуса | Нержавеющая сталь | ||
| Материал диафрагмы | Нержавеющая сталь | ||
Высокочувствительные датчики давления
Высокочувствительные датчики давления ICP пользуются большой популярностью при измерении низкого давления, где требуется отличное разрешение и малые размеры. Серия датчиков PCB 112А используется для измерения малых динамических давлений: пульсация, турбулентность, шум, звук. Датчики способны измерять высокоинтенсивное давление звука от 111 до 210 дБ в любом статическом давлении от вакуума до 6 895 кПа.
Особенности
- Высокое время отклика кварцевого элемента — ≤2 µсек
- Высокая резонирующая частота ≥ 250 кГц
- Встроенная компенсация ускорения снижает воздействия удара и вибрации
| Высокочувствительные датчики давления | ||
| Модель | 112А22 | 112А21 |
| Динамический диапазон измерения | 345 кПа | 690 кПа |
| Чувствительность | 14,5 мВ/кПа | 7,25 мВ/кПа |
| Максимальное давление (статическое) | 3450 кПа | 6895 кПа |
| Разрешение | 0,007 кПа | 0,014 кПа |
| Резонансная частота | ≥ 250 кГц | |
| Время отклика | ≤2 мкс | |
| Чувствительность при низких частотах (-5%) | 0,5 Гц | |
| Нелинейность | ≤ 1% | |
| Чувствительность к вибрации | 0,0014 кПа/м/с 2 | |
| Температурный диапазон | -73…+135 ˚С | |
| Максимально мгновенная температура | 1650 ˚С | |
| Соединение | 10-32 «мама» | |
| Материал корпуса | Нержавеющая сталь | |
| Материал диафрагмы | Инвар | |
| Уплотнение | Герметично запаянное | |
Датчики звукового давления высокой интенсивности
Серия датчиков PCB 103В играет значительную роль в разработке сверхзвуковых воздушных судов и ракет. Этот миниатюрный прибор также полезен для измерения переходных процессов давления, при измерении турбулентности воздуха, и других таких акустических явлений, которые влияют на конструкцию или аэродинамических характеристики.
Особенности
- Измерение звука высокой интенсивности в 191 дБ с разрешением 86 дБ
- Встроенная компенсация ускорения снижает воздействия удара и вибрации
| Датчики звукового давления высокой интенсивности | ||||
| Модель | 103B01 | 103B11 | 103B02 | 103B12 |
| Диапазон измерения | 181дБ | 190,7 дБ | 181 дБ | 191 дБ |
| Чувствительность | 217,5 мВ/кПа | 72,5 мВ/кПа | 217,5 мВ/кПа | 72,5 мВ/кПа |
| Максимальный шаг динамического давления | 1725 кПа | |||
| Разрешение | 77 дБ | 86 дБ | 77 дБ | 86 дБ |
| Резонирующая частота | ≥13 кГц | |||
| Время отклика | ≤25 µсек | |||
| Чувствительность при низких частотах (-5%) | 5 Гц | |||
| Линейность | ≤ 2 % | |||
| Чувствительность к ускорению | 0,0035 кПа/(м/с 2 ) | |||
| Температурный диапазон | — 73 +121˚С | |||
| Соединение | Встроенный кабель | 10-32 Coaxial Jack | ||
| Материал корпуса | Нержавеющая сталь | |||
| Материал диафрагмы | Эпоксидная смола | Герметически запаянный | ||
| Датчики звукового давления высокой интенсивности с развязкой по земляной цепи | ||||
| Модель | 106В | 106В50 | 106В51 | 106В52 |
| Динамический диапазон измерения | 52,2 кПа | 35,5 кПа | 35 кПа | 6,9 кПа |
| Чувствительность | 43,5 мВ/кПа | 72,5 мВ/кПа | 145 мВ/кПа | 725 мВ/кПа |
| Максимальное давление (статическое) | 13 790 кПа | 3 850 кПа | 3 850 кПа | 345 кПа |
| Разрешение | 0,00069 кПа | 0,00048 кПа | 0,00034 кПа | 0,00013 кПа |
| Резонансная частота | ≥60 кГц | ≥40 кГц | ||
| Время нарастания | ≤9 мкс | ≤12 мкс | ≤12,5 мкс | |
| Чувствительность при низких частотах (-5%) | 0,5 Гц | 2,5 Гц | ||
| Нелинейность | ≤ 1% | |||
| Чувствительность к вибрации | 0,0014 кПа/(м/с 2 ) | |||
| Температурный диапазон | -54…+121 ˚С | |||
| Максимально мгновенная температура | 1649 ˚С | |||
| Соединение | 10-32 «мама» | |||
| Материал корпуса | Нержавеющая сталь | |||
| Материал диафрагмы | Нержавеющая сталь | |||
| Уплотнение | Герметично запаянное | |||
Как именно устроен пьезоэлектрический датчик давления, каковы его характеристики и особенности использования?
Конструкция приспособления
Конструкция датчика включает в себя прочный корпус, внутри которого находится отверстие. Оно перекрывается мембраной, которая выполнена как одно целое с корпусом прибора. В отверстие вмонтирована специальная силопередающая втулка цилиндрической формы в виде усеченного конуса. Кроме того, в состав контрольно-измерительного устройства входят такие компоненты, как токосъемник, прижимной элемент, пьезоэлементы.
Пьезоэлементы датчика давления располагаются в цилиндрической гильзе, предназначенной для их изоляции от воздействия электричества. Гильза размещается в углублении, выполненном на поверхности силопередающей втулки. Элементы располагаются таким образом, чтобы один пьезоэлемент находился в контакте с выступом в углублении втулки. Второй пьезоэлемент при этом находится в прямом контакте с токосъемником устройства.
Сферы использования прибора
Пьезоэлектрические датчики давления сегодня широко используются в различных сферах. Основная их задача – точные и быстрые замеры как динамического давления. Наиболее часто эти приспособления применяются в таких отраслях промышленности, как фармацевтическая, пищевая и химическая. Такие приборы используются в процессах создания биотехнологий, эмульсий, а еще в научно-исследовательской деятельности.
Особенную востребованность рассматриваемые приборы получили для измерения тех динамических давлений, которые меняют свое значение с очень высокой частотой. Допустимый частотный диапазон варьируется от 1 Гц до нескольких десятков тысяч герц. При этом измеряемые давления обычно достаточно высокие – вплоть до 60 Мпа и выше. Возможности каждого отдельного контрольно-измерительного прибора зависят от его параметров.
Какие бывают разновидности?
В зависимости от пьезоэффекта, который используется в работе рассматриваемого прибора, устройства можно классифицировать на два вида. Первый вид применяет в своей работе продольный пьезоэффект, а второй – уже поперечный. Независимо от разновидности для снятия показаний давления используется съем электрического заряда с обеих сторон. С одной заряд берется прямо с корпуса прибора, с другой – забирается с токоприемника.
У обеих описанных разновидностей есть достаточно много преимуществ, из-за которых приборы популярны:
- Сохранение точности и поддержание высокой скорости измерений при любых расчетных давлениях.
- Защита о пироэлектрического эффекта и утечек сигнала, что благоприятно сказывается на точности.
- Небольшие размеры датчика и его простой монтаж при помощи простого резьбового соединения.
Стабильная точность и скорость измерений давления обеспечивается таким процессом, как статическое сдавливание. В ходе сдавливания мембрана плотно прижимается к отверстию, при этом не теряя формы. Именно за счет этого сохраняется точность измерений независимо от того, под каким давлением мембрана.
Источник