Таблица перевода единиц измерения давления
| 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
Малогабаритный кварцевый датчик температуры на основе пьезорезонансного чувствительного элемента
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).
Термочувствительные ПЧЭ используются для измерения температур в диапазоне от -60 до 300 °С. Российской фирмой КБ «КварцСенс» разработан и выпускается ряд кварцевых преобразователей и датчиков температуры с частотным и цифровым выходами.
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
Достоинствами малогабаритного кварцевого датчика температуры является: высокая точность; долговременная стабильность; возможность передачи низкочастотного сигнала на расстояния до сотен метров, возможность построения простого измерительного канала или нескольких каналов.
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».
Долговременная стабильность преобразователей имеет высокие показатели и зависит от типа применяемого термочувствительного резонатора.
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.