О датчиках измерения давления жидкостей

ООО "СКТБ ЭлПА" разработаны и проектируются датчики для измерения давления различных жидких сред: пресная и соленая вода; нефть и производные от нее продукты; пищевые продукты (молоко; пасты).

Датчики гидростатического давления для измерения давления (уровня) пресной и морской воды на базе прецизионных манометрических кварцевых резонаторов.

Один из первых датчиков для измерения уровня воды в скважине ПДТК-Р-1МГ был разработан совместно с ЗАО «Геологоразведка» г. Санкт-Петербург на базе прецизионного резонатора кварцевого манометрического абсолютного давления РКМА-Р-1. Этот датчик имеет высокую точность, долговременную стабильность, малую температурную погрешность, и успешно используется (более 8 лет) в системе мониторинга гидрогеодеформационного поля «Радиус», на протяжении 5 лет на Загорской ГЭС.

 Далее работы в этом направлении были продолжены совместно с ЗАО «Авангард-Элионика» и ЗАО «Аквамарин» г. С-Петербург, в результате чего был разработаны датчики новой модификации ПДТК-Р-2МГ, ПДТК-Р-3МГ и ПДТК-Р-МН-2.0 (см. Рис. 1) с улучшенными метрологическими характеристиками и уменьшенными габаритными размерами

 Рис. 1. Датчик гидростатического давления ПДТК-Р-МГ 

 В настоящее время разработаны и изготовлены опытные образцы малогабаритных датчиков гидростатического давления ПДТК-Р-3МГ на базе прецизионного малогабаритного резонатора кварцевого манометрического абсолютного давления РКМА-Р-2.  Достоинством этого датчика являются: малые габаритные размеры, модульная конструкция, расширенный диапазон рабочих температур.

Рис. 2. Модуль датчика давления

Под модульной конструкцией подразумевается возможность использования для различных задач модуля из нержавеющей стали (ø19 мм) с манометрическим резонатором (см. Рис 2.). Эти модули давления имеют вариант для использования в системе коммерческого учета расхода холодной и горячей воды.  Воспроизводимая с высокой точностью монотонная температурно-частотная характеристика кварцевых датчиков обеспечивает возможность компенсации температурной погрешности.  Определение температуры осуществляется так же резонатором кварцевым термочувствительным РКТ(В)206, т.е. в одном корпусе установлен температурный датчик (также с частотным выходом).На основе РКТ206 возможно производить измерения с погрешностью до ±0,05 °С.  В последнее время востребованы кварцевые датчики для регистрации волнения в море и уровня в портах. ООО «СКТБ ЭлПА» разработаны датчики и автономные регистраторы волнения АРВ-10К; АРВ-11К; АРВ-12К и и регистраторы температуры АРТ-12К.  Регистраторы эксплуатируются на восточном побережье острова Сахалин, Нижегородским Государственным Техническим Университетом и Институтом Морской Геологии и Геофизики ДВО РАН. Высокая точность и частота измерений позволяют исследовать широкий диапазон волн – практически все несущие угрозу жизнедеятельности человека (штормовые – ветровые, волны-убийцы, сейши, краевые и континентальные шельфовые волны, цунами). АРВ вошли в состав аппаратно-программного комплекса, разрабатываемого в Нижегородском Государственном Техническом Университете под руководством д.ф.-м.н. Куркина А.А.

 На сегодняшний день выпускаются датчики гидростатического давления с основной погрешностью во всем температурном диапазоне 0,06; 0,08; 0,1…1% от ВПИ., с разрешением 0,001% от ВПИ.

Датчики для измерения давления (уровня) нефти и ГСМ на базе прецизионных кварцевых резонаторов.

 Работа в этом направлении началась с создания кварцевого резонатора на давление 60 МПа в 1990 г., далее конструкция резонатора совершенствовалась, и в итоге совместно с МИФИ и ООО «Инсенс» г.Москва были разработаны и изготовлены опытные партии глубинных прецизионных скважинных датчиков давления, которые предназначены для работы в условиях повышенных температур и агрессивной среды, что достигнуто применением разделительного сильфона (см. Рис. 3). На данный момент датчики проходят испытания у заказчиков и уже более полутора лет эксплуатируются на скважинах. Одновременно ведется разработка датчиков с верхним пределом преобразования до 100 МПа, а также датчиков с уменьшенным диаметром.

 Рис. 3. Прецизионный скважинный кварцевый датчик ПДТК-60МC 

На сегодняшний день разработаны 6 вариантов корпусов датчиков на давления от 0 до 20,0; 40,0; 60,0; 80,0 и 100,0 МПа в которые устанавливаются: кварцевые барочувствительные и термочувствительные резонаторы; генераторы с питанием от 2,8 до 5 В и потреблением до от 0,8 мА.

 Рис. 4 Результаты теста 

 На рис. 4 представлен результат теста. Измерения атмосферного давления кварцевым датчиком атмосферного давления ДКАД-0,1 и ПДТК-80-МС-24. Оба датчика имеют основную погрешность не более 0,06% от ВПИ. Перед началом теста на сильфон скважинного датчика было оказано давление, в результате чего было создано давление 1600 мм.рт.ст. В течение 40 с. после окончания воздействия на сильфон показания датчика восстановились в пределах +/- 1 мм.рт.ст., а по истечении 60 мин. показания датчика ПДТК-80-МС-24 с ВПИ = 588 447 мм.рт.ст. находятся в пределах +/-0,5 мм.рт.ст.

Ведутся работы над созданием датчик измерения уровня ГСМ на бензоколонках и нефтебазах с габаритными размерами ø40х120.

Датчики для измерения давления (уровня) пищевых продуктов

рис.5

Это новое направление применения датчиков с частотным выходом, разработанных совместно с ООО «Инсенс» г. Москва, на основе элементов пьезоэлектрических кварцевых высокочастотных ЭПКВ-10М. Этот датчик представляет собой металлическую нержавеющую мембрану, закрытую с одной стороны герметичной крышкой, а с другой она контактирует с продуктом (см. Рис. 5). На выходе частота около 10 кГц или цифровой код. Девиация (полезный сигнал) равен от 4 кГц до 10 .. 15 кГц в зависимости от верхнего предела измеряемого давления и габаритных размеров датчика, при этом основная погрешность не более ±0,25 %.  Рабочие температуры: а) модификация - 20 .. 60 °С; б) модификация - 40 .. 100 °С. Данную конструкцию датчика давления можно использовать не только в пищевой промышленности. Рис. 5. Датчик давления на основе ЭПКВ-10М ООО «СКТБ ЭлПА» может адаптировать конструкцию своих датчиков индивидуально для каждого заказчика.