Единицы | бар | мм рт.ст. | мм вод.ст. | атм (физич.) | кгс/м2 | кгс/см2 (технич. атм.) | Па | кПа | Мпа |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
1 бар | 1 | 750.064 | 10197,16 | 0.986923 | 10.1972 ∙ 103 | 1,01972 | 105 | 100 | 0.1 |
1 мм рт.ст. | 1.33322 ∙10-3 | 1 | 13,5951 | 1.31579 ∙10-3 | 13,5951 | 13.5951 ∙10-3 | 133.322 | 133.322 ∙10-3 | 133.322 ∙10-6 |
1 мм вод.ст. | 98.0665 ∙10-6 | 73.5561 ∙ 10 -3 | 1 | 96.7841 ∙10-6 | 1 | 0.1∙10-3 | 9.80665 | 9.80665 ∙10-3 | 9.80665 ∙10-6 |
1 атм | 1.01325 | 760 | 10.3323 ∙103 | 1 | 10.3323∙ 103 | 1.03323 | 101.325 ∙ 103 | 101.325 | 101.325 ∙10-3 |
1 кгс/м2 | 98,0665 ∙10-6 | 73.5561 ∙ 10 -3 | 1 | 96.7841 ∙10-6 | 1 | 0.1∙10-3 | 9.80665 | 9.80665 ∙10 -3 | 9.80665 ∙10-6 |
1 кгс/см2 | 0,980665 | 735.561 | 10000 | 0.967841 | 10000 | 1 | 98.0665 ∙ 103 | 98.0665 | 98.0665 ∙10-3 |
1 Па | 10 -5 | 7.50064 ∙10-3 | 0,1019716 | 9.86923 ∙10-6 | 101.972 ∙ 10-3 | 10.1972 ∙10-6 | 1 | 10 -3 | 10 -6 |
1 кПа | 0.01 | 7.50064 | 101,9716 | 9.86923 ∙10-3 | 101.972 | 10.1972 ∙10-3 | 103 | 1 | 10 -3 |
1 МПа | 10 | 7.50064 ∙103 | 101971,6 | 9.86923 | 101.972 ∙103 | 10.1972 | 106 | 103 | 1 |
К системе СИ относятся: Инженерные единицы:
Бар
1 бар = 0,1 Мпа 1 мм рт.ст. = 13.6 мм вод.ст.
1 бар = 10197.16 кгс/м2 1 мм вод.ст. = 0.0001кгс/см2
1 бар = 10 Н/см2 1 мм вод.ст. = 1 кгс/м2
1 атм = 101.325 ∙ 103 Па
Па
1 Па = 1000МПа
1 МПа = 7500 мм. рт. ст.
1 МПа = 106 Н/м2
Кварцевые резонаторы широко применяются в современной электронной аппаратуре в генераторах стабильной частоты и фильтрах. Но кварцевые резонаторы соответствующих срезов и конструкций применяются также и для измерения различных физических величин: температуры, давления, влажности, ускорения. [1,2] В качестве примера можно привести датчики давления. В прецизионных барометрах, в высокоточных датчиках абсолютного давления, в скважинных датчиках давления таких фирм как Druck (Великобритания), Quartzdyne (США), Spartek Systems(Канада), Schlumberger(Франция), ООО "СКТБ ЭлПА" (Россия) применяются пьезорезонансные чувствительные элементы (ПЧЭ).
Одной из новых разработок является малогабаритный преобразователь датчик температуры ПТК- 0,05-3М, который имеет минимальный габаритный размер Ø5 х 30 мм., и состоит из: кварцевого термочувствительного резонатора РКТВ206 – 1; автогенератора – 2; защитной гильзы (12Х18Н10Т) – 3; трех проводного кабеля для связи с частотомером и подачи питания - 4, рис. 1.
Диапазон рабочих температур датчиков от -60 до 120 °С. Верхний предел температуры ограничен применяемыми электронными компонентами автогенератора.
Преобразователь имеет частотный выход, соответственно значение температуры можно вычислить по формуле:
t = t0 + C1(ΔF - F0) + C2(ΔF - F0)2 + C3(ΔF - F0)3 ,
где: t - измеряемая температура;
ΔF - текущее значение частоты с преобразователя;
F0 - частота, соответствующая опорной температуре t0
С1, С2, С3 – коэффициенты, определенные при калибровке в интервале рабочих температур индивидуально для каждого преобразователя, указаны в паспорте.
Рис.1 ПТК-0,05-3М
Сравнительные характеристики кварцевых преобразователей температуры приведены в таблице 1.
Табл. 1 Характеристики кварцевых преобразователей (датчиков) температуры серии ПТК
ПАРАМЕТРЫ
|
ПТК-0.3-2Р
|
ПТК-0.05-2Р
|
ПТК-0.05-МР
|
ПТК-3М
|
ПТК-0.05-5М
|
ВЕЛИЧИНЫ
|
|
Габаритные размеры | корпуса |
66 х 68 х 18
|
66 х 68 х 18
|
Ø20 х 50
|
Ø5 ... 12 х 30... 450
|
Ø20 х 60
|
мм
|
измерительного щупа |
Ø6 х 40 ... 100
|
Ø6 х 100 ... 1000
|
Ø5...12 х 100 ... 100
|
Ø6 х 87 ... 1500
|
|||
Диапазон рабочих температур |
- 60 … + 60
|
- 60 … + 60
|
- 60 … + 300
|
- 60 … + 120
|
- 40 … + 90
|
°C
|
|
Основная абсолютная погрешность |
0.3; 0.5
|
0.05; 0.1; 0.3; 0.5
|
0.05; 0.1; 0.3; 0.5. при t>100+Δtx0.003
|
0.05; 0.1; 0.3; 0.5
|
0.05
|
°C
|
|
Разрешающая способность |
0.01
|
0.005
|
0.005
|
0.005
|
0.005
|
°C
|
|
Частотный выход. Диапазон |
300…600
|
300…600
|
300…1100
|
32000…36000
|
250…600
|
Гц
|
|
Чувствительность |
2
|
2
|
2
|
2
|
2
|
Гц/°С при t=40°C
|
|
Напряжение питания |
от 5 до 14
|
от 5 до 14
|
от 3 до 14
|
от 3 до 14
|
от 5 до 14
|
В
|
|
Амплитуда выходного сигнала, при: Rmin =600 Ом; Сmax=15тА |
Uпит - 0.5
|
Uпит - 0.5
|
Uпит - 0.5
|
Uпит - 0.5
|
Uпит - 0.5
|
В
|
|
Потребляемый ток, не более |
6
|
6
|
6
|
1
|
6
|
мА
|
Применение более длинного измерительного щупа позволяет уменьшить погрешность, вызванную изменениями температуры внешней среды и дает возможность измерения более высоких температур за счет выноса генератора из «горячей зоны».
На рисунке 2 представлены графики изменения показаний кварцевых термочувствительных резонаторов РКТВ206, применяемых в датчиках температуры, в течение 5 недель. Резонаторы находились в камере при температуре 160 °С, в активном состоянии (с постоянно включенным генератором).
Из графика видно, что отклонение показаний за 5 недель не превысили 0,06 °С, причем у резонаторов РКТВ206(В) с камертонным термочувствительным пьезоэлементом смонтированным легкоплавким стеклом, это отклонение значительно меньше и не превышает 0,02 °С
Испытания на долговременное хранение термочувствительных резонаторов при температуре +85 °С течение года показали, что в среднем уход показаний резонаторов РКТВ206 составил ±0,12 °С, а у резонаторов РКТВ206(В) всего ±0,05 °С. Малогабаритные датчики температуры с ПЧЭ могут найти применение в системах учета тепла, в ЖКХ, и в различных производственно технологических процессах.
В настоящее время ООО «СКТБ ЭлПА» совместно с ООО КБ «КварцСенс» проводит перспективную научно-исследовательскую и опытно-конструкторскую работы по разработке и организации опытно- промышленного производства первичных преобразователей для датчик температуры на основе пьезорезонансного чувствительного элемента из лантан-галиевого танталата.
Монокристалл лантан-галиевого танталата сохраняет пьезоэлектрические эффект вплоть до температуры плавления 1470 °С. При этом пьезоэлектрический модуль в диапазоне температур до +500 °С уменьшается всего на 5%.
Разрабатываемый датчик будет иметь частотный выход 40-50 кГц, диапазон измеряемых температур от - 60 °С до + 650…900 °С , абсолютную погрешность измерения температуры 0,6 °С (при 600 °С) и разрешающую способность 0,02 °С. Указанные параметры делают преобразователь хорошей недорогой альтернативой высокотемпературным платиновым термосопротивлениям и термоэлектрическим преобразователям.
1. Малов В.В. Пьезо-резонансные датчики. Энергоатомиздат, 1989г.
2. Поляков А.В. , Заднепряный И.Е. , Поляков В.Б. , Симонов В.Н.
Прецизионные кварцевые датчики // Журнал «Компоненты и технологии». -2005г. №6. с.56.