To tylko jedna z 35 stron tej notatki. Zaloguj się aby zobaczyć ten dokument.
Zobacz
całą notatkę
Zbigniew Moroń
Wydział Podstawowych Problemów Techniki
Politechniki Wrocławskiej
Pomiary ciśnień
Czujniki inteligentne
Czujniki i pomiary wielkości nieelektrycznych
InŜynieria Biomedyczna – wykład 4
Wrocław 2012/13
Zbigniew.Moron@pwr.wroc.pl
PLAN
• ciśnienie, pomiary ciśnień
• potrzeby w zakresie pomiaru ciśnień, metody pomiaru
• manometr wzorcowy obciąŜnikowo-tłokowy
• czujniki spręŜyste
• elektryczne czujniki ciśnienia
• kompensacyjny przetwornik ciśnienia
• czujniki krzemowe piezorezystancyjne
• pojemnościowy czujnik z membraną krzemową
• czujniki ciśnienia inteligentne oraz „smart”
• nowoczesne wykonania czujników ciśnienia
Pomiary ciśnień
• pomiary ciśnień naleŜą do najwaŜniejszych i najczęściej
wykonywanych
• często cel pośredni – pomiar natęŜenia przepływu, poziomu itp.
• pomiar odbywa się pośrednio – z siły i powierzchni: p = F/A,
1Pa = 1N/m2
• zakres – od tzw. głębokiej próŜni (10-7 Pa) do bardzo wysokich
(1011 Pa), najczęściej 10 - 107 Pa
• potrzeba stosowania wielu rodzajów czujników
Pomiary ciśnień
Pomiary ciśnień
Wzorcowy manometr obciąŜnikowo-tłokowy
Czujniki
spręŜyste
Elementy spręŜyste stosowane w czujnikach
ciśnienia
Czujniki spręŜyste ze sprzęŜeniem magnetycznym
Czujnik spręŜysty ze sprzęŜeniem optycznym
Przetwornik ciśnienia z czujnikami tensometrycznymi
Przetwornik ciśnienia z czujnikiem pojemnościowym
Pojemnościowy czujnik ciśnienia z membraną krzemową
• grubość membrany 2 –12 µm
• zakresy pomiarowe: od 25 Pa do 12,5 kPa (od 2,5 do1250 mmH2O)
Czujnik pojemnościowy
Czujnik pojemnościowy – wzory
Układ pomiarowy do czujników pojemnościowych
Przetwornik kompensacyjny ciśnienia
z równowaŜeniem momentów
Piezorezystancyjne czujniki ciśnienia
wykonane technologią mikromechaniki krzemu
Półprzewodnikowe czujniki ciśnień – podsumowanie
• czujniki półprzewodnikowe są atrakcyjne:
– opanowane technologie
– duŜa wydajność produkcji
– niska cena
– małe wymiary itp.
• sygnał wyjściowy kaŜdego czujnika jest sumą:
– wielkości mierzonej
– wielkości wpływających (głównie temperatury)
– zakłóceń
– w krzemowych czujnikach sygnał wyjściowy trzeba przedstawiać
jako sumę udziałów ciśnienia i temperatury
• stosuje się dwa rozwiązania:
– laserowe doregulowanie poszczególnych egzemplarzy
– cyfrowe przetwarzanie sygnałów (czujniki inteligentne)
– warunkiem koniecznym powodzenia jest dobra stabilność
długoterminowa
Przetwornik ciśnienia „smart”
• Sygnał wyjściowy z krzemowych czujników ciśnienia jest funkcją
kilku wielkości, zwłaszcza: róŜnicy ciśnień, ciśnienia statycznego i
temperatury – uzyskanie poprawnego wyniku wymaga przeliczeń
„Czujnik inteligentny sam w sobie spełnia funkcje
przetwarzania danych oraz funkcje kalibracji i automatycznej
kompensacji, w których to czujnik sam wykrywa i eliminuje
wartości nienormalne lub wyjątkowe. Zawiera algorytm, który
moŜe być zmieniany, a takŜe, w pewnym stopniu, funkcję
pamięci. MoŜe współpracować z innymi czujnikami, adaptuje
się do zmian warunków otoczenia i ma funkcję
(…)
…
– w krzemowych czujnikach sygnał wyjściowy trzeba przedstawiać
jako sumę udziałów ciśnienia i temperatury
• stosuje się dwa rozwiązania:
– laserowe doregulowanie poszczególnych egzemplarzy
– cyfrowe przetwarzanie sygnałów (czujniki inteligentne)
– warunkiem koniecznym powodzenia jest dobra stabilność
długoterminowa
Przetwornik ciśnienia „smart”
• Sygnał wyjściowy z krzemowych czujników ciśnienia jest funkcją…
... zobacz całą notatkę
Komentarze użytkowników (0)