Diferentsiaalrõhu mõõtmisi kasutatakse paljudes tööstuslikes rakendustes, sealhulgas kontrollimisel ja optimeerimisel. Lõppude lõpuks annavad nad teavet 2 rõhuala vastastikuse suhte kohta. Rõhkude erinevuse ohutuks ja usaldusväärseks määramiseks kasutatakse spetsiaalseid rõhuandureid. Tutvuge lähemalt tööpõhimõtte, rakendusvaldkondade ja nutikate andurite omadustega!
Diferentsiaalrõhuandurid mõõdavad kahe absoluutse rõhu p1 ja p2 erinevust gaasides, aurus ja vedelikes. Muuhulgas leiab neid rakendusi filtrite jälgimisel, suletud mahutite taseme mõõtmisel ja turvakriitilistes süsteemides. Neid nimetatakse sageli rõhkude erinevusanduriteks või rõhkude erinevusanduriteks.
Diferentsiaalrõhuanduril on 2 hermeetiliselt/õhukindlalt suletud kambrit, millel mõlemal on protsessiühendus, mis on üksteisest eraldatud paindliku membraaniga, millele on kleebitud takistussild. Protsessiühendused on ühendatud võimaliku rõhu vähendamise ees ja taga, nii et rõhud mõjuvad membraanile vastupidises suunas. Kui rõhk kambrites on sama, jääb membraan lamedaks. Kui rõhk ühes kambris väheneb või suureneb, kallutab membraan madalama rõhuga kambrisse. Deformatsiooni aste vastab kahe rõhu erinevusele: p2-p1=Δp. Seda saab tuvastada takistuse väärtuse muutuse järgi, mida saab teisendada elektrisignaaliks edasiseks töötlemiseks.
Diferentsiaalrõhuanduril on kaks protsessiühendust. Rõhud mõjuvad membraanile vastassuunaliselt. Mõõtmistulemus on alati kahe rõhu vahe p2 - p1 = ∆p.
Eristatakse piesoresistiivset ja mahtuvusmõõtmist. Enamik rõhkude erinevusandureid põhineb praegu piesoresistiivsel efektil (pinge või rõhu poolt põhjustatud muutus materjali elektritakistuses). See efekt saavutatakse metallist tensoandurite abil, mis on liimitud juba mainitud elastse membraani külge, või ränikildude abil. Erinevalt tensoanduritest on mõõtmistakistid integreeritud otse ränimembraanile, nii et tensoandureid ei ole vaja liimida. Sel viisil suureneb mõõtmistäpsus, temperatuurikindlus ja vastupidavus. Lisaks on räniandurid oluliselt odavamad kui õhukese kilega andurid. Kõik piesoresistiivsed diferentsiaalrõhuandurid on praktiliselt triivivabad.
Võimsusdiferentsiaalrõhu andurite puhul on ränikiibis integreeritud kondensaator, mis võimaldab selle mahu muutuste põhjal teha järeldusi tekkiva rõhkude erinevuse kohta.
Diferentsiaalrõhuandureid kasutatakse kõikjal, kus tuleb pidevalt mõõta ja kontrollida rõhusuhteid (näiteks filtrite jälgimisel või voolu mõõtmisel).
Ventilatsioonisüsteemides saab diferentsiaalrõhu abil määrata filtri saastatuse määra, kui mõõdetakse rõhku filtri ees ja taga. Mida rohkem on filtrielement saastunud, seda suuremat vastupanu pakub see läbi voolavale keskkonnale.
Teine diferentsiaalrõhuandurite kasutusvaldkond on voolu mõõtmine torudes. See rõhkude erinevuse mõõtmise meetod eeldab, et torusse paigaldatakse primaarelement. Esmased elemendid on saadaval erinevates konstruktsioonides. Need koonustavad toru ristlõike ja pakuvad seeläbi voolavale keskkonnale oma geomeetriaga määratud takistust. Selle tulemuseks on voolukiiruse kohalik suurenemine ahenemiskohas, mis omakorda põhjustab staatilise rõhu muutuse enne (p1 stat) ja pärast (p2 stat) primaarelementi. Mõõtmiseks vajalikud rõhuühendused asuvad vahetult primaarelemendi ees ja taga. Rõhkude vahe on voolu kaudne mõõtmine.
Aktiivne rõhuandur staatilise rõhu vähenemisega
p1stat - staatiline rõhk enne venturiMõõteriistad puutuvad kokku mitmesuguste mehaaniliste, termiliste või keemiliste pingetega, nii et mõõteväärtused muutuvad ja kaotavad aja jooksul täpsust. Nullinihked või hüsteerism võivad näiteks põhjustada ohutusriski ja protsessi tõhususe vähenemist. Regulaarne kalibreerimine ei saa selliseid muutusi vältida, kuid see võib neid õigeaegselt tuvastada. Seetõttu on mehaaniliste ja elektriliste rõhu mõõteseadmete puhul soovitatav kalibreerimine teostada kord aastas.
Diferentsiaalrõhuandureid ja diferentsiaalrõhuandureid on saadaval arvukates versioonides. See, kas andurit saab kasutada konkreetses rakenduses, sõltub eelkõige minimaalsest ja maksimaalsest töödeldavast rõhu tasemest, rakenduse keskkonnamõjudest ja meediumi sobivusest. Näiteks põhjustavad mahtuvuslikel rõhuanduritel mõõtmise ebatäpsusi tugeva vibratsiooniga rakendustes; kõik andurid ei talu agressiivseid gaase ja vedelikke. Sõltuvalt rakenduse tüübist on vaja teatavaid kinnitusi. Näiteks SIL 2/SIL 3 vastavalt standardile DIN EN 61508, PL vastavalt standardile DIN EN 13849 või plahvatusohtlikele aladele mõeldud versioon. Ebakindluse korral tuleks taotleda üksikasjalikku konsultatsiooni.
