Cap.4 Traductoare De Presiune 64 86 [605264]

64 4. Traductoare de presiune
4.1. Noțiuni introductive
Presiunea reprezintă o mărime esențială pentru descrierea stării
unui fluid. Din categori a fluidelor fac parte lichidele ș i gazele.
Lichidele pot fi d elimita te de gaze prin următoarele două
proprietăți fundamentale :
– lichidele au o suprafață liberă care la echilibru este plană și
orizontală , pe când gazele nu au această suprafață ele ocupând tot
volumul incintei î n care sunt introduse;
– lichide le sunt practic incompresibile, pe când gazele sunt
compre sibile.
Legile generale ale fluidelor sunt formulate pentru fluidele
perfecte . Lichidul perfect este acela la care str aturile se pot deplasa unul
față de celalalt fără frecare datorită lipsei vâscozit ății.
Volum ul unui lichid nu poa te fi modificat prin c omprimare.
Gazul perfect este un gaz la care, pentru o anumit ă cantitate, produsul
dintre presiunea si volumul acestuia este constant (respectă legea Boyle –
Mariotte). În realitate nu există fluide perfecte, ci fluide reale , care
respectă într-o măsur ă mai mare sau mai mică proprietăț ile fluidelor
perfecte. Metodele de măsurare a presiunii sunt adaptate pentru cazul
fluidelor reale. Considerâ nd fluidele ca medii continue, într -o masă
oarecare de fluid fiecare element de volum suportă acțiunea unor forț e
din partea restului de fluid, care î n cazul fluidului perfect sunt
perpendiculare (normale) pe fiecare suprafaț ă a volumului unitar
considerat. O forță F, uniform repartizată pe o suprafață S ,exercită pe
această suprafață o presiune P a cărei valoare este dat ă de.

SFP
(4.1)

Pe baza relației (4.1) se poate deduce că măsurările de presiune
sunt legate de fapt de măsurările de forță , ceea ce face ca o serie de
metode de măsurare a presiunilor (de exemplu cele bazate pe efecte
piezoelect rice, magnetostrictive, utilizând elemente elastice, mărci
tensometri ce, etc.) să poată fi aplicate și î n domeniul măsurării forțelor, și
invers.

65 Presiunea exercitată de învelișul gazos care î nconjoară globul
pământesc se numește presiune atmosferic ă (barometrică ).
Presiunea atmosferică variază î n raport cu altitudinea.
Corpurile aflate pe pămâ nt sunt supuse acestei presiuni
atmosferice. Î n tehnica măsurării presiunii sunt dese cazurile î n care
trebuie s ă se țină seama de acest fapt. Astfel , s-a ajuns la necesitatea de a
stabili o presiune atmosferică de referință față de care să se considere
starea fizic ă a unui c orp. Aceasta pr esiune stabilită convențional se
numește presiune normal ă. S-a definit astfel presiunea normală tehnic ă,
ca fiind presiunea exerc itată de o coloan ă de mercur de înălțime
735,56 mm.
În practica măsurării presiunii se pot întâlni de obicei trei situații :
a) Măsurarea presiunii î n raport cu vidul absolut (considerat de
presiune zero): presiunea absolută ;
b) Măsurarea diferențelor de presiune f ață de cea atmosferică .
Această diferenț ă poartă numele de presiune relativă sau presiune
efectivă (presiunile măsurate cu manometre sunt î n general presiuni
relative ). După cum această diferenț ă este pozitivă sau negativă, ea mai
poartă numele de suprapresiune sau depresiune .
Relația dintre presiunea relativă și presiunea absolută este

]bar[e 01325,1P Pe a 
(4.2)

în care:
aP
este presiunea absolută ;
eP
– presiunea relativă ;
e – factor de corecț ie, reprezentând diferența dintre presiunea
atmosferică normală si presiunea atmosferică reală în
momentul măsură rii.
c) Măsurarea diferenței de presiune față de o valoare de referință
convențională (care poate fi aleasă de utilizator în funcție de cerinț ele
procesului tehnologic). În acest caz rezultatul măsurării poartă denumirea
de presiune diferențială .
În cazul fluidelor în mișcare se utilizează noțiunile de presiune
statică și presiune dinamică .
Considerând o suprafață plană care separ ă două mase de fluid î n
mișcare, presiunea care se exercită pe cele două mase de fluid în planul
lor de separaț ie este presiunea static ă.

66 Dacă în acelaș i curent de fluid se pun e un obstacol, î n punctul de
oprire viteza fluidului se anulează și întreaga energie cinetică specifică a
lichidului apare sub formă de presiune. Presiune a din punctul de oprire se
numeș te presiune total ă. Diferența dintre presiunea totală și presiunea
statică poartă numele de presiune dinamic ă.
Unitatea de măsură pentru presiuni din cadrul S istemului
Internaț ional (S.I.) este Newtonul pe metru pă trat (N/m2), care mai poartă
numele și de Pascal (Pa).
Pe lângă această unitate, în tehnică este larg răspândită o unitate
de măsură tolerată, și anume kilogramul -forță/metru pătrat , (kgf/m2), sau
un mul tiplu al acestuia, kgf/cm2, numit ș i atmosfer ă tehnic ă, (at),
deoarece permite o reprezentare comod ă și simplă a valorilor presiunilor
mari. Una din primele unit ăți de m ăsură a presiunii a fost atmosfera fizic ă
(atm), stabilit ă în raport cu presiunea atmos ferică ș i fiind definit ă inițial
ca presiunea pe care o exercit ă o coloan ă de mercur cu înălț imea de
760 mm, având densitatea de 13,595 g/cm2 la temperatura de 0 0C și
accelerația gravitaț ional ă de 980,665 cm/s2. Valoarea acestei unități de
măsură s-a păstrat, fiind definit ă astăzi

2m/N 101325 atm1
(4.3)

Utilizarea traductoarelor cu lichid pentru mă surarea presiunii a
determinat adoptarea unor noi unități de măsură :
– milimetru coloană apă (mm H2O),
– milimetru coloană de mercur (mm Hg), denumit ș i torr.
Aceste unităț i de măsură pentru presiune se utilizeaz ă atât în
măsurări industriale, câ t și în măsurări de laborator, multe traductoare de
presiun e fiind etalonate î n aceste unități. Unităț ile de măsură pentru
presiune de tip coloană de lichid sun t definite pentru anumite condiții de
temperatură, accelerație gravitațională și presiune atmosferică .
Milimetru coloană apă, (mm H2O) reprez intă presiunea exercitată
de o coloană de apă de înălț ime 1 mm , la temperatura de 4 0C, acceleraț ie
gravitațională de 980,665 cm/s2 si presiune atmosferică de 760 mm Hg.
Milimetru coloană de mercur (mm Hg) reprezintă presiunea
hidrostatică a unei coloane de mercur de înălț ime 1 mm , la temperatura
de 00C, accelera ție gravitațională de 980,665 cm/s2 și presiune
atmosfe rică de 760 mm Hg.
Pascalul , ca unitate SI pentru măsurat presiunea , este foarte mic :

67
OHmm1,0Pa12
(4.4)

De aceea în practică se folosesc multiplii pascalului: kPa, MPa ,
(kPa=103Pa, MPa= 106Pa). Un multiplu cu lar gi utiliză ri este barul (bar)
care are avantajul că diferă foarte puțin de alte unități de măsură
(atm, at ):
Pa10 bar15
(4.5)

În tabelul 4.1 sunt date principale le unități de măsură a presiun ii
și echivalența dintre ele.

Tabelul 4.1. Unități de măsură a presiunii

bar Pa mm H 2O mm Hg atm at
bar 1 105 10.197 750 0,9869 1,0197
Pa 10-5 1 10,197 0,75 0,9869
 10-3 1,0197
mm H 2O 9,807
 10-5 9,807 1 7,356
 10-2 9,6787
 10-5 10-4
mm H g 1,33
 10-3 133,3 13,595 1 1,316
 10-3 1,359
 10-3
atm 1,013 101.325 10.332 760 1 1,0332
at 0,9807 98.066 ,5 10.000 735,56 0,96787 1

În măsurările industriale domeniul de variație a presiunii tehnice
este împărțit în subpresiuni și suprapresiuni , astfel:
Subpresiuni (
P<1 bar) :
– Vacuum extrem ,
)bar( 10… 109 10 ;
– Vacuum tehnic,
)bar( 10…106 9 ;
– Vacuum,
)bar( 10…101 6 .
Suprapresiuni (P >1 bar) :
– Presiune mijlocie,
)bar(10…102 ;
– Suprapresiune tehnic ă,
)bar(10…104 2 ;
– Presiuni foarte înalte ,
)bar(104 .

68 4.2. Principii de măsurare a presiunii
Există o mare varietate de tipuri de t raductoare pentru mă surat
presiunea. Traductoarele de presiune sunt proiectate să funcționeze
pentru condiții normale sau condiții speciale (temperaturi mari, presiuni
dinamice, pulsatorii cu frecvență ridicată, vibraț ii, etc. ).
Elemente le sensibile ale traductoarelor de presiune convertesc
presiunea fie într-o mă rime intermediar ă de natura unei deplasări sau
deformații mecanice, fie direct într -o marime electrică (tensiune , sarcină
electrică , etc.). Deplasările sau deformaț iile mec anice rezultate pot fi
convertite î n semnal electric prin mai multe metode, cele mai utilizate
urmărind modi ficarea unor parametri electrici (R, L, C, reluctanț e
magnetice, etc.) . Măsurarea presiunii presupune o serie de conversii
P
 deformare mecanic ă
 parametru electric .
4.3. Traductoare de presiune cu elemente
sensibile elastice
Această categorie de traductoare con țin elemente elas tice care
convertesc presiunea în deformația elastică a unor corpuri de formă
specială . Elementele sensibile cele mai utilizate sunt: membrana simplă
sau dublă (capsulă ), burduful, tubul simplu curba t și tubul spiral .
4.3.1. Membrane elastice
Membranele sunt plăci elastice de grosime mică, de formă
circulară, î ncastrate la extremit ate. Fixarea pe contur a membranelor face
ca sub acț iunea presiunii aplicate pe o față să dea deformații relative uș or
măsurabile, ceea ce a că pătat o largă utilizare în aparatele de mă surat.
Prin caracteristic ile lor, membranele fac posibilă masurarea
presiunilor de la caț iva mm H2O până la sute de atmosfere ( at).
Se pot utiliza ca el emente sensibile ca atare, sau în corelaț ie cu
alte traductoare de presiune (piezo -electrice, magnetoelastice, etc.).
După forma constructivă , membranele elastice pot fi cl asificate în:
– Membrane plane , a căror suprafață este dreap tă (fig. 4.1);
– Membrane gofrate, a căror suprafață are un anumit profil
(fig. 4.2);

69 – Membrane sferice , a căror suprafață este curbată în form ă de
calotă sferică.

Fig. 4.1. Membrană plană

Fig. 4.2 . Membrană gofrat ă

Mem branele plane se pot clasifica în funcț ie de:
a) Rigiditate , în :
– Membrane metalice ( cu rigiditate mare);
– Membrane nemetalice (rigiditate mică , foarte flexibile) .
b) Raportul dintre să geata y de la mijlocul membranei ș i grosimea
ei δ, în:
– Membrane groase (
y );
– Membrane cu grosime medie (
3y );
– Membrane subț iri (y>3 δ).
c) M odul de î ncastrare, care poate fi:
– perfect (realizat prin lipire) ;
– liber (alunecă tor, reali zat prin strâ ngerea membranei
între două inele cu ajutorul unei garnituri).

Materialele din care se confecționează de regul ă membranele
plane metalice sunt: bronzul fosforos, bronzul cu beriliu, alpacaua, oț elul
inoxidabil. P
R r P
R

70 Cât priveș te membranele plane nemetalice, ele pot fi executate
din cauciuc, țesă turi cauciucate, piele.
În cadrul traducto arelor de presiune se utilizează ca eleme nte
sensibile membranele metalice .
Membrane ondulate (gofrate ). Membranele ondulate su nt
prevăzute cu o serie de gofreuri concentrice, avâ nd în zona centrală o
porțiune plană, de obicei rigidizată.
Față de membranele plane, membranele gofrate prezintă în
funcționare o serie de avantaje, cum sunt:
– posibilitatea obținerii unor defor mații (săgeți) mari fără
deformări permanente (se pot deci măsura presiuni mari) ;
– o caracteristică de funcț ionare apropiată de cea liniară ;
– stabilitate mai mare a caracteristicilor.
Dezavantajul important îl constituie tehnologia de execuție
care este mult mai complicată față de membranele plane.
Formele cele mai utilizate de gofreuri sînt (fig. 4.3) :
a) sinusoidal ;
b) trapezoidal;
c) ascuțit.

Fig. 4.3. Profiluri de membrane gofrate

Membranele ondulate pot fi folosite simplu (avînd unu l din
cele trei profile prezentate în fig . 4.3), sau sub forma unor ansambluri
de două membrane lipite pe circumferință, care poartă numele de
capsule.

71 După destinația lor, capsulele pot fi :
– manometrice (presiunea de măsurat se introduce în interior),
care măsoară diferența de presiune dintre un mediu interior
și mediul exterior (fig. 4.4);
– aneroide (în interior se realizează o rare fiere, putîndu -se deci
măsura presiunea mediului exterior);
– umplute (în inte rior se introduc gaze, vapori, lichid).

Fig. 4.4. Capsulă manometrică

Utilizarea capsulelor în măsurările de presiune este avantajoasă,
deoarece se poate realiza o săgeată dublă în comparație cu o membrană
încărcată simi lar. Materialul din care se confecționează membranele
ondulate și capsulele este bronzul cu beriliu (material cu o
caracteristică stabilă și pi erderi mici prin histerezis ( -0,2.. .0,5%).
Membranele mai pot fi. utilizate și pentru separarea unui ele ment
sensibil elastic, de fluidul a cărui presiune trebuie măsurată, în cazul
cînd a cesta poate deteriora respectivul element sensibil, în această
situație, membranele se numesc de separație, transmiterea presiunii
(forței) la elemen tul sen sibil de măsură făcîndu -se prin intermediul unei
cavități umplute cu diverse fluide, funcție de temp eratura la care se face
măsurarea.
Ca material e pentru executarea membranelor de separație se
întrebuin țează (funcție de gradul de agresivitate a fluidului de
măsurare):
oțel inox AISI 31 G., – AIH 31GL, – Hastelloy C, K -Monel, Tantal.

72 4.3.2. Tuburi o ndulate (silfoane)
Silfonul este un tub cilindric cu gofraje transversale pe suprafața
laterală. Forma generală a unui silfon este prezentată în figura 4.5.
Materialele cele mai indicate pentru confecționarea silfoanelor
sînt :
– p < 1,5 daN/mm2: bronzul c u beriliu ;
– presiuni mari (solicitări ciclice) : bronzul cu beriliu și adaos de litat ;
– p > 200 daN/mm2 și funcționare în medii agresive : oțel inoxidabil.
În construcția aparatelor de măsurat se folosesc de obicei
(pentru game medii de presiune) tuburi ondulate cu diametrul de
7. . .150 mm și h = 0,08 . . .0,3 mm, cu care se pot reali za sensibilități
de ordinul 10-1 mm H2O.

Fig. 4.5. Tub ondulat (silfon)

Profilul tuburilor este diferit funcție de modul în care este
utiliz at. Astfel, de exem plu, dacă solicitările sînt de întindere, profilul se
execută cu un punct de inflexiune, pentru compresiune se folosesc profile
drepte, etc. r0 r0 h 2Re
2Ri a T
L
P

73 4.3.3. Tuburi Bourdon
Tuburile Bourdon sînt tuburi cu pereți subțiri sau groși de
forma unui arc de cerc avînd la centru în jur de 250°C (fig. 4.6).
Deoarece din punct de vedere constructiv sînt relativ simplu
de executat, au o mare răspîndire în dispozitivele de măsurare a
presiunii. Tuburile Bourdon se întrebuințează atît pentru măsurarea
presi unilor joase (cîțiva mm Hg), cît și pentru măsurarea presiunilor
înalte (
 400 daN/ cm2). Pentru presiuni p>10 daN/cm2 se
întrebuințează tuburi cu pereți groși.
Tuburile Bourdon pot fi construite cu secțiunea în formă plan
ovală, elipt ică sau în formă de D. Secțiunile eliptică și plan ovală sub
acțiunea presiunii de măsurat își măresc raza de curbură, dar au o
sensibilitate mai mică în raport cu aceea în formă de D.

Fig. 4.6 Tub Bourdon

Ceea ce intereseaz ă în funcționarea ca element sensibil a tubului
Bourdon, este deplasarea capătului liber sub acțiunea presiunii interioare
din tub (pre siunea de măsurat) deplasare care se face în sensul
îndreptării tubului. Presupunînd un tub Bourdon cu unghiul la centru
 < 270°C, cu o secțiune eliptică cu semiaxele 2b și 2a și considerînd
că sub acțiunea forței exercitată de presiunea p, capătul liber al tubului P Rmed 

74 se deplasează unghiular cu , pentru deplasarea d a capătului liber
al tubului (considerată pe verticală) se obține relația

 
cos2 sin22 d2
2
(4.6)

Deoarece sensibilitatea unui tub Bourdon este relativ mică,
pentru obținerea unei deplasări apreciabile a capătului liber se
montează un mecanism de multiplicare.
În figura 4.7 este prezentat mecanismul ut ilizat pentru
măsurarea presiunii cu un manometru prevăzut cu tub Bourdon.

Fig. 4.7 Manometru cu tub Bourdon

75
Capătul terminal al tubului Bourdon este legat prin
intermediul unei pârghii reglabile la o tijă prevăzută la celălalt capăt
cu un pinion tip cremalieră care transmite mișcarea de rotație la acul
indicator. Jocul dintre acul indicator și pinionul tip cremalieră este
minimizat prin intermediul unui resort.
Acul indicator se deplasează în fața unei scale gradate în
valori ale presiunii măsurate. Scala gradată nu este reprezentată în
figura 4.7. Pentru utilizarea manometrului în diverse puncte de
măsură acesta este prevăzut cu un racord filetat care are un orificiu
central pentru admisia presiunii de măsurat.
Dacă presiunea din interiorul tubulu i Bourdon depășește
valoarea presiunii din exterior forma secțiunii acestuia se modifică
de la oval la rotund, iar capătul terminal se deplasează spre exterior
(în sus) conform fig. 4.7. Prin interediul mecanismului pârghie – tijă
cu cremalieră acul indica tor se rotește în sens orar .
La micșorarea presiunii din interior, capătul liber al tubului
Bourdon se deplasează în jos determinând rotirea acului indicator în
sens antiorar.

Elementele sensibile elastice utilizate în construcția
traductoarelor de pres iune sunt prezentate sintetic în figura 4.8 .
Acestea sunt:
a) membran a plană;
b) membran a gofrat ă;
c) capsul a;
d) tubul ondulat (silfonul);
e) tubul drept;
f) tubul Bourdon simplu;
g) tubul Bourdon răsucit;
h) tubul Bourdon elicoidal;
i) tubul Bourdon spiralat.

În general, capsul ele și tuburile ondulate (silfoanele) sunt
folosite pentru măsurarea presiunilor joase, membranele plane și
membranele gofrate pentru măsurarea presiunilor medii și tuburile
Bourdon pentru măsurarea presiunilor ridicate.

76

Fig. 4.8 Tipuri de elemente s ensibile elastice
pentru măsurarea presiunii

77 4.3.4. Dispozitive de conversie asociate
elementelor sensibile elastice
Traductoarele de presiune cu elemente sensibile elastice sunt
prevăzute cu dispozitive de conversie destinate a transforma
deformațiile m ecanice în variații ale unor parametri de circuit
electric.
La dispozitivele de conversie de tip inductiv principiul de
utilizare se bazează pe cuplarea unui e lement elastic cu un element de
tip inductiv, astfel încît mărimea fizică de măsurat, presiunea, modifică,
prin intermediul elementului elastic, inductanța unei bobine.
Modificarea inductanței unei bobine poate fi făcută principial în
mai multe moduri, în ceea ce privește traductoarele de presiune, cele
mai utilizate metode sînt cele care se bazează
– pe contact direct;
– fără contact .
Din prima grupă fac parte metodele care se bazează pe cuplarea
mecanică directă a elementului sensibil elastic, cu elementul de
conversie inductiv.
În figura 4.8 este prezentată o posibilitate de cuplare directă a
unei mem brane cu un element de conversie inductiv.

Fig. 4.8. Element de conversie inductiv cu cuplare directă,
cu membrană

Montajul este destinat măsurărilor de presiune re lativă.
Printr -o calibrare adecvată se pot măsura presiun i într -o gamă
foarte largă (0 …0 ,l bar, sau 0… 200 bar). Bobine Miez magnetic Bobine
Miez magnetic (Șurub) Element inductiv Trimer
Membrană p

78 Săgeata maximă a membranei este în jur de 0,1 mm.
Trimerul inductiv prevăzut în schemă poate ajusta sensibilitatea
montajului cu 10 —20% față de valoarea nominală. Modificarea poziției
miezului ma gnetic se poate obține și utiliz ând un element sensibil de tip
burduf, sau tub Bourdon.
În figura 4.9 este prezen tată o variantă de dispozitiv de
conversie cu cuplare directă în care miezul magnetic antrenat de
mișcarea capă tului liber al unui tub Bourdon modifică cuplajul magnetic
între bobinele din primarul și secundarul un ui montaj de tip
transformator diferențial.
Din cea de a doua grupă de metode fac parte acelea care se
bazează pe modificările inductanței unei bobine, prin modificarea
reluctanței c ircuitului magnetic, a porțiunilor care se închid prin aer.
La traductoarele de presiune din această categorie m embrana
elastică este confecțion ată dintr -un material cu o bună permeabilitate
magnetică și este folosită în dispozitivul de conversie inducti v în locul
miezului mobil.

Fig. 4.9. Element de conversie inductiv cu cuplare directă
cu tub Bourdon
Secundar 1
Secundar 2 Primar
Miez
magnetic Tub
Bourbon
P

79
Traductoarele de presiune cu elemente de conversie
capacitive se bazează pe conversia presiunii într -o variație a unei
capacități. În figura 4.10 este prezentat un traductor de presiune cu
element de conversie capacitiv , model Vegabar , produs de firma
VEGA din Germania (www.vega.com /en/Product_catalogue.htm ).
Traductorul de presiune se compune dintr -un element sensibil cu acțiune
unilaterală (o membrană) (1), un element de conversie capacitiv (3) și un
adaptor (4) care furnizează semnal de ieșire unificat 4  20 mA .

Fig. 4.10 Traductor de presiune Vegabar, cu element
de conversie capacitiv

Elementul sensibil al traductorului de presiune Vegabar se
compune din membrana (1) mobilă, cu grosimea peretelui dependentă de
gama de presiune măsurată.
Piesa (2) protejează membrana (1) împotri va deformărilor
datorate suprapresiunilor asigurând un grad înalt de robustețe.
Gradul de acoperire a plăcilor condensatorului (3), determinat de
poziția membranei (1), generează un semnal de ieșire proporțional cu
valoarea presiunii, care apoi, în adapt orul miniaturizat atașat (4), se
transformă în semnal unificat în gama 4  20 mA.
Deplasarea maximă a membranei (1) este de 0,3 mm.

80 4.3.5 . Adapto are pentru elemente sensibile
elastice bazate pe principiul balanței de
forțe
Traductoarele de presiune cu elemente sensibile elastice de tip
capsulă manometrică sau tub Bourdon pot fi echipate cu adaptoare
deplasare – curent cu balanță de forțe.
Adaptorul deplasare – curent cu balanță de forțe convertește
deplasare a mecanică a elem entului sensibil elastic într-un curent continuu
de semnal unificat 4 20 mA c.c., folosind un sistem cinematic cu
compensarea cuplului aplicat la intrare. Schema principială a adaptorului
deplasare – curent cu balanță de forțe tip FE este dată în fig. 4.11.

Fig. 4.11. Adaptor deplasare curent cu balanță de forțe tip FE

81 Adaptorul cu balanță de forțe tip FE este alcătuit din următoarele
părți componente:
– un sistem cinematic format din bara de forță 1, solidară cu
pârghiile 2, 3, 4 și 6, toate constituind un sistem rigid ce poate oscila în
jurul punctului 0;
– un detector format dintr -un miez magnetic fix 7 echipat cu
bobinele 13, 14 și armătura mobilă 5 solidară cu sistemul cinematic;
– un sistem de reacție (compensare), format d in electromagnetul 8
(echipat cu bobina 15) plasat pe pârghia 6 (deci solidar cu sistemul
cinematic mobil) și magnetul permanent de reacție 9;
– un amplificator electronic.
Receptorul și sursa de alimentare ( 24…50V c.c .) sunt amplasate în
exteriorul ca rcasei adaptorului cu balanță de forțe.
Funcționarea adaptorului cu balanță de forțe tip FE are loc în felul
următor:
Mărimea de intrare con cretizată sub forma unui cuplu
xM , deci a
unei deplasări +x, proporțională cu mărimea respect ivă, produce
deplasarea capătului inferior al barei de forță 1, din punctul a într -un
punct de o poziție variabilă a'.
Deplasarea +x se traduce într -o deplasare +y a armăturii mobile 5
a detectorului și o deplasare +z a electromagnetului de reacție 8.
Detectorul constituie de fapt un transformator de curent cu miez
de fier ( 7 și 5) având întrefier variabil (reluctanță variabilă), cu bobina
primară 13 alimentată cu curentul
1I de la amplificator și bobina
secundară 14 parcursă de curent ul secundar
2I , care este transmis înapoi
la amplificator. Ca urmare a deplasării armăturii 4 întrefierul b al
detectorului va crește, reluctanța circuitului magnetic al detectorului de
asemenea, deci curentul
2I va scădea (pentru
ttanconsI1 ).
Curentul unificat
.c.cmA20…4i din circuitul de ieșire va crește
producând creșterea câmpului magnetic al electromagnetului 8 de reacție.
Acest electromagnet dă naștere unei forțe de repulsie față d e
magnetul permanent 9 care produce cuplul de compensare în sensul
z ,
opus sensului inițial ( +z).
La variația în sens opus ( -x) a mărimii de intrare procesul are loc
în mod invers producând scăderea curentului unificat care străbate
aparatul receptor (înregistrator, indicator, regulator etc. ).

82 Adaptorul mai cuprinde un șurub pentru reglaj gamă 11, care
printr -o deplasare "v" apasă asupra unei lame elastice 10, numită
"pârghie vector ", cu ajutorul căreia se modifică cuplul rezistent static
opus de echipajul mobil momentului creat de mărimea de intrare.
Mai este prevăzut un șurub cu resort 12 care producând o
deplasare u stabilește poziția de zero a adaptorului.
Traductoarele de presiune prevăzute cu adaptor deplasare -curent
cu ba lanță de forță tip FE au diferențiate, funcție de mărimile de intrare,
doar capsulele de măsură. Traductorul prezentat în schema de principiu
din figura 4.12 măsoară presiunea relativă (diferența dintre presiunea
de proces și presiunea atmosferică),

Fig. 4.12 Traductor de presiune relativă cu adaptor cu balanță de forțe Amplificator
Recep tor Sursă
alimentare 6
5
4
3
2 7
8
9
10
11
1

83 În fig. 4.12 sunt reprezentate:
1 – element sensibil; 2 – membrană de trecere; 3, 5, 7, 8 – pârghii;
4 – detector inductiv; 6 – șurub pt. reglaj gamă; 9 – bloc amplificator +
oscilator; 10 – bobină de reacție; 11 – șurub pt. reglaj zero.

Traductoarele bazate pe principiul balanței de forțe au o serie
de avantaje funcționale, printre care
– variațiile factorilor externi nu afectează precizia traductorului;
– caracteristicile dinamice depind în primul rînd de caracterul
reacției și sînt practic independente de variațiile rigidității
mecanice cu temperatura, sau de hysterezisul elementului sensibil
sau al pîrghiilor ;
– se poate obține o variație importantă a sen sibilității,modificînd
elementele sensibile primare.
Dezavantajul lor important îl constituie faptul că există
anumite res tricții mecanice de proiectare și utilizare, determinate de
flexibilitatea și fre carea părților în mișcare. Dacă aceste restricții sî nt
reduse, atunci aceste tra ductoare sînt mai stabile și mai precise
decît traductoarele convenționale.
4.4. Traductoare de presiune cu lichid

Traductoarele cele mai reprezentati ve din această categorie
utilizează elemente sensibile de tip clopot și tor o scilant.
4.4.1. Elemente sensibile de tip clopot
Aceste elemente sensibile su nt utilizate îndeosebi la
măsurarea presiunilor mici, p < 100mm
OH2 , la fluide neutre sau
corosive. Shema principială a unui astfel de element este
prezentată în figura 4.13.
În starea inițială, cînd p este egală cu presiunea atmosferică,
clopotul este scufundat în lichid pe o adîncime h la care greutate a
clopo tului G este echilibrată de greutatea volumului de lichid
dislocuit. Dacă sub clopot se introduce o pr esiune p > presiunea
atmosferică, pe suprafața interioară a clopotului va acționa o forță
suplimentară ascen sională, care va ridica clopotul pe verticală cu
distanța
h.

84

Fig. 4.13. Element sensibil tip cl opot

În noua situație, clopotul va fi scufundat în lichi d numai pe
adîncimea
1h .
Dacă notăm :
 – greutatea specifică a lichidului din rezervor ;
 – grosimea pereților clopotului ;
d – diametrul interior al clopotului ;
D – diame trul interior al rezervorului,
deplasarea h=h-h1, sub acțiunea unei suprapresiuni p, este dată
de relația






D) d(4 D)2d( D
) d(4d ph22 2 2


(4.7)

Relația ( 4.7) exprimă o dependență liniară a deplasării
h
a clopotului sub acțiunea presiunii p. Dacă se analizează
sensibilitatea elementului sen sibil, se observă că aceasta depinde de
dimen siunile constructive și de greu tatea specifică
 . p1
h
d g g
Clopot

Bazin
p2 D

85 4.4.2. Elemente sensibile de tip tor oscilant
Elementele sensibile de tip tor oscilan t sunt utilizate în cazul
măsurării unor presiuni sau diferențe de presiuni foarte mici
(
OHmm2 ), deoarece au o mare sensibilitate.
Schema de principiu a unui element sensibil de tip tor
oscilant este prezentată în figura 4.14.

Fig. 4.14. Element sensibil tip tor oscilant

Dacă presiunile pe cele două racorduri sunt egale,
2 1p p ,
pârghia T este orizontală, iar sistemul este în echilibru în raport cu axa
aparatului. Dacă
1p >
2p , nivelul lichidului din jumătatea stângă a torului
va coborî și va urca corespunzător în jumătatea dreaptă.
Diferența de nivel h va fi proporțională cu diferența
2 1pp .
În același timp torul se rotește cu un u nghi α față de axa de
simetrie verticală. Se notează:
S – suprafața interioară a torului; P1 P2
P1>P2
S
Rm
h
 
l
G T

86
mR – raza medie a torului;
G – valoarea greutății;
l – distanța de la centrul de greutate al sistemului la axa de rotație.
Dacă se iau în consid erație momentele care acționează asupra
torului se obține

  sinRSlGp pp
m2 1
(4.8)

Din relația (4.8) se observă că torul oscilant transformă diferența
de presiune într -un unghi. Relația de funcționare este neliniară.
Sensibilitatea elementului s ensibil tor oscilant este cu atât mai
mare cu cât S,
mR sunt mai mari, iar G și l mai mici.
Domeniul de măsurare variază de la câțiva
OHmm2 până la
OHmm 25002
(0,25 at ).

Deoarece elementele sensibile tip clopot și tor oscilant au ca
mărimi de ieșire o deplasare liniară sau unghiulară, se pot asocia cu
dispozitive de conversie intermediară și adaptoare similare cu cele
prezentate.