Verschiedene Manometer in der Messtechnik
Ein Messgerät ist im Wesentlichen ein Instrument oder Gerät, das verwendet wird, um die Größe, Menge oder den Inhalt von etwas zu messen, normalerweise mit einer analogen oder digitalen Anzeige. Dies kann eine Messung einer beliebigen Eigenschaft wie Druck, Durchfluss, Temperatur, Kraftstoff oder Länge sein. Im Bereich der Mess- und Instrumentierung wird das Wort "Messgerät" häufig als Schreibvariante des Wortes "Messgerät" verwendet.
Wie der Name schon sagt, ist ein Druckmessgerät ein Werkzeug, das verwendet wird, um den Druck einer Flüssigkeit oder eines Gases im System im Vergleich zu einer Atmosphäre oder einer anderen Referenz zu messen und anzuzeigen. Es gibt viele Arten von Manometern, die jeweils eine andere Technik oder Anzeigemethode verwenden.
Analoges Manometer
Ein analoges Manometer bezieht sich normalerweise auf ein Gerät, das eine rein mechanische Druckmesstechnologie verwendet. Der Messwert wird durch die Bewegung des Zeigers auf dem Zifferblatt angezeigt, und jeder Druckwert wird markiert. Zeiger Die Bewegung und Position des Zeigers geben einen visuellen Hinweis auf den gemessenen Druck.
Die meisten analogen Manometer verfügen über eine der folgenden drei Druckmesstechnologien:
Bourdonrohr
Das Bourdonrohr ist ein "C"-förmiges, spiralförmiges oder spiralförmiges radial geformtes Rohr, von dem eine Seite an der Unterseite des Instruments befestigt und die andere Seite mit dem Zeiger verbunden ist. Wenn das Bourdonrohr komprimiert wird, neigt sein Querschnitt dazu, abgerundeter zu werden, wodurch die Form tendenziell begradigt wird. Diese Bewegung der Röhre wird vom Zeiger erfasst, um den Druck anzuzeigen. Das Rohrfedermanometer ist die gebräuchlichste Art von analogem Manometer in der Industrie, mit verschiedenen Druckbereichen, Zeigern und Bourdon-Materialien. Die Zifferblätter und Zeiger des intuitiven Displays sind in der Regel flüssigkeitsgefüllt oder vakuumversiegelt, um das Rauschen in verschiedenen Anwendungen zu reduzieren.
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Zwerchfell
Das Membranmanometer enthält eine wellenförmige Membran, die über einen Gestängemechanismus mit dem Zeiger verbunden ist. Druck wird auf eine Seite der Membran ausgeübt, die normalerweise von einem Flansch umschlossen wird. Die Bewegung (Ausdehnung oder Kontraktion) dieser Membran wird von dieser Verbindung erfasst und an den Zeiger übertragen, um den Druck anzuzeigen. Die verschiedenen Oberflächen der Membran können unterschiedliche Empfindlichkeitsstufen bieten. Zum Beispiel bietet eine Membran mit einer großen Oberfläche eine höhere Empfindlichkeit und ist in vielen Niederdruckanwendungen üblich. Darüber hinaus verhindern Membran und Flansch, insbesondere bei korrosiven Medien, dass das Messmedium in die Sensorvorrichtung gelangt. Aus diesem Grund sind Membranmanometer sehr beliebt in Anwendungen, die einen niedrigeren Druck oder korrosive Medien erfordern.
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Blasebalg
Das Wellrohr ist ein einteiliges faltbares Gerät mit tiefen Falten oder Crimps, die durch extrem dünnwandige Rohre gebildet werden. Wenn Druck auf die Innenseite des Balgs ausgeübt oder freigesetzt wird, zieht er sich zusammen bzw. dehnt sich aus. Diese Bewegung wird dann über den Link an den Zeiger übertragen. Ähnlich wie Membranmanometer eignen sich Faltenbälge mit größeren Durchmessern am besten für Niederdruck und bieten eine höhere Leistungsgenauigkeit. Im Allgemeinen variiert die Anzahl der Falten des Balgs von 5 bis 20, aber aufgrund ihrer Länge sind sie in Bezug auf den maximalen Druck, der erreicht werden kann, begrenzt.
Digitales Manometer
Einfach ausgedrückt, ist ein digitales Manometer ein Gerät, das die Druckausgabe digital über einen am Körper installierten Bildschirm anzeigt. Im Allgemeinen verwenden digitale Manometer eine elektromechanische Druckmessung in ihrem Gehäuse und eine Schaltung, die diesen Wert in einen Anzeigewert umwandelt. Der digitale Ausgang ermöglicht es dem Bediener in der Regel, Druckmesswerte mit einer höheren Auflösung als der Analogausgang einfach aufzuzeichnen. Digitale Zähler benötigen eine Stromquelle (normalerweise in Form von Batterien), um interne Sensoren und Displays zu betreiben und mit Strom zu versorgen.
Im Allgemeinen verfügen digitale Manometer über eine der folgenden Technologien:
DMS-Sensor
Das Funktionsprinzip des DMS-Sensors besteht darin, den angelegten Druck durch die elastische Verformung des Dehnungsmessstreifens in ein elektrisches Signal umzuwandeln. Diese Dehnungsmessstreifen sind mit dem Hauptkörper des Messgerätes verbunden und nebeneinander angeordnet, um eine Wheatstone-Brückenschaltung zu bilden. Wenn Druck ausgeübt wird, verformt sich der Dehnungsmessstreifen elastisch, wodurch sich der Widerstand des Dehnungsmessstreifens und des Brückenkreises ändert. Diese Widerstandsänderung erzeugt ein elektrisches Ausgangssignal, das proportional zum Druck ist, der auf das Messgerät ausgeübt wird.
Piezoelektrischer Sensor
Das Wort "Piezo" kommt von Piezein, einem griechischen Wort, das die eine oder andere Form von körperlichem Druck bedeutet. Piezoelektrische Sensoren verwenden piezoelektrische Materialien wie Keramik und Quarzkristalle. Der auf den Kristall wirkende dynamische Druck erzeugt eine elektrische Ladung, die verstärkt und in ein Spannungs- oder Frequenzsignal umgewandelt wird. Im Gegensatz zu DMS-Sensoren benötigen piezoelektrische Sensoren keine externe Anregung. Das größte Problem bei piezoelektrischen Sensoren ist jedoch, dass der Kristall nur dann elektrische Ladung erzeugt, wenn dynamischer Druck ausgeübt wird, und er befindet sich nur in einem ruhenden Zustand unter stationären Bedingungen. Es gibt viele Möglichkeiten, piezoelektrische Sensoren so zu verpacken, dass sie den statischen Druck zuverlässig ablesen, aber diese Methoden können zusätzliche Membranen und die Verwendung von Vorspannschrauben zur Verdichtung des Kristalls beinhalten, was zu teuren und empfindlichen Messgeräten führt.
Piezoresistiver Sensor
Piezoresistive Wandler beruhen auf dem piezoresistiven Effekt, der auftritt, wenn sich der Widerstand eines Materials als Reaktion auf eine angelegte mechanische Dehnung ändert. Piezoresistive Sensoren bestehen in der Regel aus MEMS-Siliziumkomponenten (Micro Electro Mechanical System). Dies ist vor allem darauf zurückzuführen, dass Silizium eine piezoresistive Wirkung hat, die zwei Größenordnungen größer ist als die von Metall, was zu einer Druckmessausgabe mit höherer Genauigkeit und Auflösung führt. Im Gegensatz zu Dehnungsmessstreifen und piezoelektrischen Sensoren verwenden piezoresistive Sensoren ein einziges Material (Silizium), um einheitliche thermische Eigenschaften und eine vorhersagbare und zuverlässige Temperaturleistung zu erzielen. Piezoresistive Sensoren sind einer der gebräuchlichsten Sensoren für die genaue Druckmessung in Anwendungen, die eine umfangreiche und zuverlässige Temperaturkompensation erfordern. CPG1500 verwendet einen internen piezoresistiven Sensor. Sein Widerstand wird mit dem Bordcomputer umgewandelt und auf dem Bildschirm angezeigt.
