Семейство датчиков давления МИДА наряду с общепромышленными исполнениями включает линейку специализированных датчиков. В статье представлены: эталонные датчики давления МИДА‑15‑Э, высокотемпературные датчики давления и температуры расплавов полимеров МИДА‑12П‑082, криогенный датчик абсолютного давления МИДА-ДА‑12П‑12-КР, датчик абсолютного давления для вакуумной техники, погружной гидростатический уровнемер МИДА-ДИ‑15‑П.
ПГ МИДА, г. Ульяновск
Промышленная группа «Микроэлектронные датчики» (ПГ МИДА) разрабатывает и выпускает датчики давления на основе оригинальных исследований структур «кремний на сапфире» (КНС) [1]. Кроме линейки общепромышленных датчиков МИДА‑13П [2] и МИДА‑15 [3], представленных на рис. 1, в ПГ МИДА разработан и выпускается ряд специализированных датчиков давления.
Рис. 1. Общепромышленные датчики давления серий МИДА‑13П (слева) и МИДА‑15 (справа)
Сертифицированные эталонные датчики давления МИДА‑15‑Э с цифровым выходным сигналом RS‑485/Modbus имеют основную погрешность не хуже 0,05 % и такую же относительную погрешность в интервале 10–100 % от диапазона измерения (рис. 2). Реальная погрешность таких датчиков может составлять до 0,01 % от измеряемой величины [4]; сертификация датчиков с такой точностью планируется в следующем году.
Рис. 2. Эталонный датчик абсолютного давления на 100 кПа и его относительная погрешность
Такие датчики могут использоваться в качестве эталонов первого разряда при поверке датчиков абсолютного и избыточного давления. В производстве ПГ МИДА они заменили обычно используемые грузопоршневые манометры и преобразователи ИПДЦ с диапазонами измерения от 40 кПа до 250 МПа.
Как и другие датчики давления ПГ МИДА с цифровым выходным сигналом, датчики МИДА‑15‑Э могут одновременно индицировать температуру измеряемой среды (без использования отдельного преобразователя температуры). Значения обоих параметров могут одновременно выводиться на электронное табло.
Высокотемпературные датчики давления и температуры расплавов полимеров МИДА‑12П‑082 (рис. 3) отличаются тем, что в них отсутствуют капилляры с жидкостью, передающие давление от измеряемой среды к датчику давления.
Рис. 3. Датчик давления-температуры расплавов полимеров
Первичный преобразователь и выносной электронный блок соединены электрическим кабелем, что существенно повышает точность измерений (не более 0,5 % в интервале температур 20–300 °C), значительно увеличивает надежность датчика и упрощает его монтаж. Точность измерения температуры (в датчиках с цифровым выходным сигналом) составляет около 0,5 °C. Датчики могут также иметь выходной сигнал 4–20 мА (без индикации температуры). Результаты сравнительных испытаний показали, что датчики МИДА‑12П‑082 способны успешно конкурировать с лучшими мировыми разработками в области измерения давления расплавов полимеров [5].
Как было показано раньше [6], на основе структур КНС можно изготавливать датчики давления криогенных сред, работающие вплоть до температуры жидкого гелия (–270 °C). В ПГ МИДА разработан криогенный датчик абсолютного давления МИДА-ДА‑12П‑12-КР с диапазоном рабочих температур от –200 до +40 °C, причем при температуре жидкого азота (–197 °C) точность измерений составляет не хуже 0,1 %. И в этом случае датчик с цифровым выходным сигналом может одновременно индицировать температуру измеряемой среды.
Рис. 4. Датчик давления для криогенных температур и его основная погрешность при температуре жидкого азота (–197 °C) (увеличить изображение)
На основе эталонных датчиков абсолютного давления разработан также датчик абсолютного давления для вакуумной техники (рис. 5), который при диапазоне измерения 0–100 кПа имеет разрешение не хуже 10 Па. Такой датчик можно использовать вместо термопарного вакуумметра при повышенной точности измерений.
Рис. 5. Датчик абсолютного давления для вакуумной техники
Погружной гидростатический уровнемер МИДА-ДИ‑15‑П (рис. 6) основан на датчике избыточного давления, который измеряет гидростатическое давление. Этот метод позволяет определить высоту столба жидкости в зависимости от того, какое давление действует на боковые стенки сосуда или его дно. В соответствии с законом Паскаля, гидростатическое давление зависит только от высоты столба и плотности жидкости, а форма и общий объем резервуара никак на эту величину не влияют.
Рис. 6. Погружной гидростатический уровнемер МИДА-ДИ‑15‑П
С помощью гидростатического уровнемера можно измерить столб жидкости при глубине погружения до 100–250 м. Важно учитывать, что с помощью МИДА-ДИ‑15‑П можно измерять уровень жидкостей с постоянной плотностью. В уровнемерах МИДА кабель имеет встроенный капилляр для компенсации влияния атмосферного давления.
Литература
1. Стучебников В. М. Структуры «кремний на сапфире» как материал для тензопреобразователей механических величин // Радиотехника и электроника. 2005. Т. 50, № 6.
2. Бушев Е. Е., Николайчук О. Л., Стучебников В. М. Общепромышленные датчики давления МИДА‑13П // Промышленная группа МИДА [сайт]. URL:http://www.midaus.com/dokumentatsiya/publikatsii/preobrazovateli-i‑datchiki-pg-mida/15‑obshchepromyshlennye-datchiki-
davleniya-mida‑13p.html (дата обращения: 16.06.2020).
3. Алашеев В. В., Васьков Ю. А., Емельянов Г. А. Некоторые особенности цифровых общепромышленных датчиков давления МИДА‑15 // Промышленная группа МИДА [сайт]. URL: http://www.midaus.com/dokumentatsiya/publikatsii/preobrazovateli-i‑datchiki-pg-mida/20‑osobennosti-t... (дата обращения: 16.06.2020).
4. Васьков Ю. А., Савченко Е. Г., Стучебников В. М. Цифровые датчики давления МИДА на основе структур «кремний на сапфире» // ИСУП. 2019. № 6.
5. Преимущества датчиков давления расплава МИДА. Сравнение датчиков расплава МИДА с зарубежными аналогами // Промышленная группа МИДА [сайт]. URL: http://www.midaus.com/dokumentatsiya/publikatsii/preobrazovateli-i‑datchiki-pg-mida/49‑preimushchest... (дата обращения: 16.06.2020).
6. Лурье Г. И., Стучебников В. М. Измерение давления в криогенных средах // ИКА. 1989. № 2.
Опубликовано_в журнале ИСУП № 3(87)_2020
Е.Г. Савченко, и.о. начальника
научно-исследовательской лаборатории,
В.М. Стучебников, д. т. н., профессор, генеральный директор,
ПГ МИДА, г. Ульяновск,
тел.: 8 (800) 200‑0304,
e‑mail: info@midaus.com,
сайт: midaus.com
_big.jpg'); "4(106)_small.jpg")
