Funktionsweise von Niederdruckwandlern

Ein Druckaufnehmer ist ein Messgerät, das einen ausgeübten Druck in ein elektrisches Signal umwandelt. Im Allgemeinen besteht ein Druckaufnehmer aus zwei Teilen, einem elastischen Material, das sich unter Druckeinwirkung verformt, und einem elektrischen Teil, der diese Verformung erfasst.

Funktionsweise von Niederdrucksensoren

Je nach zu messendem Druckbereich erhält das elastische Material unterschiedliche Formen und Größen wie Rohrfeder, Kolben, Membran und Faltenbalg. Am gebräuchlichsten ist die Membran.
Drei verschiedene Arten von elektrischen Geräten können an diesem elastischen Material befestigt werden, um Druckwandler herzustellen. Dazu gehören resistive, kapazitive und induktive Typen.

• Widerstandsdruckwandler verwenden Dehnungsmessstreifen, die mit dem verformbaren Material verbunden sind. Jede Änderung der Verformung verursacht die Änderung des elektrischen Widerstands jedes Dehnungsmessstreifens, der durch eine Wheatstone-Brücke gemessen werden kann.
• Bei kapazitiven Druckwandlern wird die Druckänderung als Kapazitätsänderung zwischen zwei Kapazitätsplatten gemessen. Eine Platte ist mit der verformbaren Seite des elastischen Materials verbunden, während eine andere mit der drucklosen Oberfläche verbunden ist
• In einem induktiven Druckwandler wird die Verformung des elastischen Materials verwendet, um eine lineare Bewegung eines ferromagnetischen Kerns bereitzustellen. Diese lineare Bewegung verändert den induzierten Wechselstrom.

Niederdruckmessung

Unter den verschiedenen besprochenen Druckwandlern sind das Bourdon-Messgerät, das piezoresistive Membran-Messgerät und das Kapazitäts-Membran-Messgerät geeignet Messung niedriger Vakuumdrücke. Bourdonmanometer können ungefähr im Bereich von 0–1000 mbar messen, während Membranmanometer im Bereich von 0,1–1000 mbar messen können.
Für sehr niedrige Drücke sind andere Arten von Aufnehmern erhältlich, die auf anderen basieren Prinzipien. Dazu gehören Pirani-Messgerät, Thermoelement und Ionisationsmessgerät.
Die ersten beiden Techniken basieren auf der Rate, mit der Wärme von einem erhitzten Filament verloren geht, das sich in einer Niederdruckumgebung befindet. Dieser Wärmeverlust hängt von der Anzahl der Gasmoleküle pro Volumeneinheit ab.

• Pirani-Messgerät – Dieses Messgerät berechnet die Filamenttemperatur durch Messen des Filamentwiderstands. Die Widerstandsmessung erfolgt mit Hilfe einer Wheatstone-Brückenschaltung. Die Beziehung zwischen dem Widerstand und dem ausgeübten Druck ist stark nichtlinear.
• Thermoelement – Bei dieser Art von Druckaufnehmer ist ein Thermoelement an der Heizwendel angebracht, um deren Temperatur zu messen. Als Referenztemperatur im Thermoelement wird die Raumtemperatur verwendet. Die Ausgangsspannung des Thermoelements ändert sich nichtlinear mit dem Gasdruck.
• Ionisationsmesser – Es ist sehr nützlich zum Messen sehr kleiner Drücke im Bereich von 10–3 atm bis 10–13 atm. Dabei wird das Gas, dessen Druck gemessen werden soll, mit Hilfe einer Heizwendel ionisiert. Der Strom wird zwischen zwei Elektroden im ionisierten Bereich gemessen, der vom Gasdruck abhängt, da die Anzahl der Ionen pro Volumeneinheit vom Gasdruck abhängt.

Das Verhältnis zwischen Strom und Druck ist linear

Die Niederdruckmessung wird in solchen Anwendungen verwendet wie:

• In medizinischen Bereichen – Vernebler, Spirometer usw.
• In der Industrie – HLK-Steuerung, statischer Kanaldruck usw.

Wachsendes Interesse am Markt betrifft Materialien in Druckwandlern:

• Quecksilber ist in einigen enthalten, um die Druckmessung zum elektrischen Ausgang zu leiten. In vielen Staaten ist Quecksilber eine verbotene Substanz, obwohl es nicht durchgesetzt wird oder in einigen Fällen auf bestehende Geräte übertragen wird, die möglicherweise Quecksilber verwenden, es jedoch auf neuen Produkten verbieten.
• Die zweite Substanz ist NaK (Natriumkalium), das anstelle von Quecksilber im Schallkopf verwendet wird. NaK schlägt einen Funken, wenn es Luft (Sauerstoff) ausgesetzt wird. In Umgebungen mit hoher Entflammbarkeit ist dies eine Gefahr.
• Es gibt jetzt ein neues Produkt auf dem Markt, das eine viel dickere Membran hat (verlängert die Lebensdauer) und eine längere Garantie als andere Produkte hat. Es hat keine Füllung und erledigt seine Arbeit per Elektronik.

Wir gehen davon aus, dass der Druck des Marktes letztendlich dazu führen wird, dass sowohl Quecksilber als auch NaK von den Kunden derjenigen, die Produkte mit Geräten herstellen, die diese Sensoren verwenden, inakzeptabel werden.

Rufen Sie uns unter 800-844-8405 an, um weitere Informationen zu Druckmessumformern zu erhalten.

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