Аналоговые датчики давления IS-20/IS-21

Измеряемая среда

• газ;
• жидкость.

Температура измеряемой среды

• -40…200 °С.

Пределы измерений

• избыточное давление: — 0…0,1/…/0…8000 бар.

Погрешность

• основная приведенная погрешность: ± 0,5% шкалы (по заказу ± 0,25% шкалы);
• стабильность: ± 0,2% шкалы/1 год.

Выходные сигналы

• аналоговый ток: 4…20 мА, 2-проводная схема.

Питание

• 10…30 В пост. тока (2-проводная схема подключения).

Температура окружающей среды

• -30…105 °С.

Материалы конструкций, контактирующих с измеряемой средой

• нержавеющая сталь,
• Hastelloy C4.

Соединение с процессом

• наружная резьба:
  — G ¼«; ½" (BSP) ГОСТ 6357–81;
  — К ¼«; ½" (NPT) ГОСТ 6111–52;
• переходники под другие соединения (по заказу).

Взрывозащищенные исполнения

• РО Exia I;
• Exiа II CT4/T5/T6.

Пылевлагозащищенность

• IP65;
• IP67;
• IP68.

Типовые применения

• большинство задач контроля давления в трубопроводах и технологических аппаратах (в том числе, в пневмо- и гидросистемах);
• непрерывное управление технологическими процессами, в том числе быстропротекающими;
• измерение давления газов и пара в составе узлов учета при средних требованиях к точности.

Отличительные черты и преимущества

• удачное сочетание демократичной стоимости и хороших метрологических характеристик;
• очень высокое быстродействие (время отклика < 1 мс);
• отличная стойкость к перегрузке (150…1000% шкалы) и вибрации (< 200 м/с2 на резонансной частоте, < 10000 м/с2 при ударе);
• малые габариты;
• наличие полевого исполнения IP68;
• измерение давления и уровня как чистых сред с малой вязкостью, так и сильновязких, кристаллизующихся.

Датчики давления предназначены для непрерывного преобразования значения измеряемого параметра — избыточного или абсолютного давления — в аналоговый унифицированный выходной сигнал (напряжение или ток).
Как правило, однопредельные датчики давления применяются в различных системах непрерывного автоматического контроля и регулирования технологических процессов, в том числе быстропротекающих, при невысоких требованиях к точности.

Основными характеристиками датчиков являются:

• диапазон измерений/шкала — диапазон изменения давлений, в котором нормируются метрологические характеристики;
• диапазон перегрузки — диапазон давлений, воздействие которых датчик может перенести без ухудшения его характеристик, например, смещения нуля;
• метрологические характеристики:
  — предел основной приведенной погрешности, т. е. погрешности в нормальных условиях измерения;
  — пределы дополнительных погрешностей (влияние температуры, вибрации и других возмущающих факторов);
  — стабильность (предел изменения метрологических характеристик за установленный период времени);
• рабочие условия эксплуатации, при которых гарантируется работоспособность датчика и нормируются его метрологические характеристики;
• время отклика, т. е. время появления выходного сигнала после скачкообразного изменения давления.

Работа рассматриваемых в данном каталоге однопредельных датчиков давления основана на принципе упругой деформации первичного тензорезистивного преобразователя. Чувствительный элемент (сенсор) представляет собой металлическую или кремниевую мембрану, на которую нанесена подложка с тензорезисторами.
Тензорезисторы собраны по схеме уравновешенного измерительного моста (мост Уитстона) с контактными площадками для подключения к электронному блоку обработки.
Деформация мембраны под воздействием измеряемого давления Р приводит к разбалансу тензометрического моста – изменению сопротивления, которое измеряется, преобразуется и усиливается электронным блоком.
Электронный блок компенсирует влияние температуры на сопротивление сенсора.
На выходе электронного блока формируется унифицированный аналоговый сигнал.

В зависимости от условий измерения, сенсор может изготавливаться по двум технологиям: пьезорезистивный и металлический тонкопленочный (тензорезистивный).
Тензорезистивные датчики применяются преимущественно для измерений высоких давлений (свыше 2 МПа), пьезорезистивные датчики используются в основном для измерения давлений до 2 МПа.
Суть производства тензорезистивного сенсора состоит в том, что на отполированную с высокими допусками металлическую мембрану путем напыления наносится изолирующий слой оксида кремния. Поверх изолирующего слоя также методом напыления наносится рабочий слой с резисторами.
В большинстве случаев упругое тело у таких датчиков представляет собой мембрану круглой формы.

Как правило, в качестве материала мембраны используются хромникелевые стали из-за их хорошей стойкости.  Специальные материалы, такие как Elgeloy и Hastelloy C4, используются только для специфичных задач из-за сложности их изготовления.
К достоинствам тонкопленочной технологии можно отнести очень низкую температурную чувствительность и долговременную стабильность. Недостатком этой технологии является низкая чувствительность (2мВ/в) выходного сигнала.
Пьезорезистивный сенсор обычно изготавливают из кремниевой пластины, часть которой вытравливают до образования тонкой мембраны. Методом ионной имплантации на мембране выполняют резистивные элементы с межсоединениями. В результате получается элементарный сенсор очень малых размеров.
Благодаря малым размерам он практически безынерционен и позволяет измерять быстроизменяющиеся процессы.

К достоинствам пьезорезистивных датчиков можно отнести высокий уровень выходного сигнала, хорошую устойчивость к перегрузкам.

Благодаря серийности производства однопредельные датчики давления Wika позволяют очень экономичное решать задачи измерения давления, при этом ряд уникальных конструктивных решений обеспечивают им отличную стойкость к перегрузкам, вибрации и сложным средам, поэтому они применяются в большинстве областей техники.
Одной из основных конструктивных особенностей однопредельных датчиков давления Wika является цельносварная конструкция корпуса.
Она обеспечивает датчикам долговременную герметичность, отличную устойчивость к перегрузке (200…2000% шкалы) и вибрации (до 50…200 м/c2 на резонансной частоте и до 10000 м/с2 при ударе). Стоит отметить, что показатели к перегрузке аналогичных датчиков большинства других производителей существенно ниже, а устойчивость к вибрации зачастую вообще не нормируется.
Основными конструктивными элементами датчика являются: чувствительный элемент (сенсор), узел приема давления (штуцер), электронный блок обработки, корпус и клеммы электрического соединения.

Узел приема давления выполняется с открытым штуцером, для ряда датчиков по заказу существует исполнение с мембраной по фронту (для измерения давления высоковязких, кристаллизующихся и загрязненных сред). Материал корпуса и все элементы датчика, контактирующие с измеряемой средой, выполнены из нержавеющей стали, есть также модели приборов по заказу оснащаемые мембранами из сплава Hastelloy C4 или фторопласта PFA для работы с агрессивными средами.
В качестве разделительной жидкости для передачи давления к сенсору используется силиконовое масло, для работы с кислородом существуют исполнения с галокарбоновым маслом, для пищевых сред – с растительным маслом.
Электрические соединения выполняются посредством «L»-разъема по DIN43650 (пылевлагозащищенность IP65) или через встроенный неразъемный кабель с усиленным местом подключения (пылевлагозащищенность IP67).