Измерение давления.

Что мерить, чем мерить, как мерить. И, естественно - зачем мерить...

При поддержке компании ПРИСТ


Аватара пользователя
Engineer_Keen
Друг Кота
Сообщения: 3872
Зарегистрирован: Пт янв 29, 2010 10:27:40
Откуда: Москва

Измерение давления.

Сообщение Engineer_Keen »

Вопрос к знатокам физики. Точнее гидростатики. Я сам че-то туплю :oops:
В общем есть датчик давления (MPX5050DP, если кому интересно), данные с него идут на АПЦ тиньки24, далее по RS-485 уходят на другой контроллер с индикатором.
И есть такие 3 случая:
Изображение
1-й: на порт А одевается трубка и в нее наливается вода до уровня h. В этом случае индикатор абсолютно верно показывает уровень воды с точностью до 5мм, как и планировалось.
2-й: трубка опускается в воду на глубину h. Индикатор показывает примерно в 1.5 раза меньшую глубину :(
3-й: трубка одевается на порт B и выходит в атмосферу. Датчик опускается на глубину h (плата с датчиком и контроллером естественно в герметичном корпусе). Пока не смонтировал в корпус, поэтому не могу проверить :dont_know:
Вопрос номер раз: почему во втором случае давление отличается? Нарыл формулы, в первом (и теоретически в 3-м) случае давление считается как вес водяного столба высотой h, во втором - воздух выталкивается водой снизу по закону архимеда, но в итоге одна и та же формула плотность*g*высоту(глубину).
Вопрос номер два: что покажет индикатор в 3-м случае?
Суть устройства - измеритель уровня воды в колодце. 1-й вариант - просто проверка, 3-й - вариант, который изначально планировался, 2-й проще с точки зрения необходимости герметичного корпуса+неизвестно как датчик поведет себя, если в него подать воду, так как везде пишут что он для измерения давления сухого газа.
Вложения
Pressure.PNG
(7.63 КБ) 1208 скачиваний
Реклама
Аватара пользователя
igor-x
Мудрый кот
Сообщения: 1817
Зарегистрирован: Пн ноя 29, 2010 15:58:43

Re: Измерение давления.

Сообщение igor-x »

возможно что сам датчик должен находится в нормальных уловиях, а давление газа меряется в трубке подключенно к какой то системе ?
Реклама
Аватара пользователя
Engineer_Keen
Друг Кота
Сообщения: 3872
Зарегистрирован: Пт янв 29, 2010 10:27:40
Откуда: Москва

Re: Измерение давления.

Сообщение Engineer_Keen »

У датчика есть две трубки (порт А и порт В), он просто меряет разницу давлений А-В. В 1 и 2 случае сам датчик и порт В находятся в атмосфере, а на порт А действует избыточное давление либо воды, либо воздуха. Я думал получится одинаковое давление, а вот нет :dont_know:
Аватара пользователя
igor-x
Мудрый кот
Сообщения: 1817
Зарегистрирован: Пн ноя 29, 2010 15:58:43

Re: Измерение давления.

Сообщение igor-x »

во втором и третьем вариантах возможно поменять местами входы(трубки) датчика?
Реклама
Эиком - электронные компоненты и радиодетали
Аватара пользователя
igor-x
Мудрый кот
Сообщения: 1817
Зарегистрирован: Пн ноя 29, 2010 15:58:43

Re: Измерение давления.

Сообщение igor-x »

расскажите - как реализовано измерения во втором и третьем случае? каки то мембраны на концах трубок?

во втором случае думаю проихходит следующее - вода частично затопляет трубку опущенную вниз(газ легко сжимается под давлением) - согласно закону архимеда, давление будет ниже

UPD: вам нужно заполнять трубу несжимаемым газом :shock: или применить некую хитрость...
Реклама
Аватара пользователя
Engineer_Keen
Друг Кота
Сообщения: 3872
Зарегистрирован: Пт янв 29, 2010 10:27:40
Откуда: Москва

Re: Измерение давления.

Сообщение Engineer_Keen »

igor-x писал(а):во втором и третьем вариантах возможно поменять местами входы(трубки) датчика?
Нет. Выходной сигнал с датчика пропорционален разнице давлений (0-5В - 0-50кПа) и давление в первой трубке должно быть больше давления во второй.
Реклама
Аватара пользователя
igor-x
Мудрый кот
Сообщения: 1817
Зарегистрирован: Пн ноя 29, 2010 15:58:43

Re: Измерение давления.

Сообщение igor-x »

вы учитываете сжатие газа во вротом случае?
Аватара пользователя
ublhjnt
Друг Кота
Сообщения: 4446
Зарегистрирован: Вт мар 02, 2010 17:05:19
Откуда: Белоруссия, Минск

Re: Измерение давления.

Сообщение ublhjnt »

Вопрос к знатокам физики. Точнее гидростатики. Я сам че-то туплю
Это больше гидравлика.
Посмотри теорию. "Справочник по гидравлическим расчётам" под редакцией П.Г. Киселёва. Москва. Энергия 1974г. Раздел "Гидростатическое давление" стр. 14 - 16.
Всё можно наладить,если вертеть в руках достаточно долго!
Аватара пользователя
igor-x
Мудрый кот
Сообщения: 1817
Зарегистрирован: Пн ноя 29, 2010 15:58:43

Re: Измерение давления.

Сообщение igor-x »

вы идете по ложному пути это не гидравлика а газы. а это большая разница
законы гидравлики строятся иходя из абсолютно несжимаемой жидкости
Аватара пользователя
Engineer_Keen
Друг Кота
Сообщения: 3872
Зарегистрирован: Пт янв 29, 2010 10:27:40
Откуда: Москва

Re: Измерение давления.

Сообщение Engineer_Keen »

igor-x писал(а):расскажите - как реализовано измерения во втором и третьем случае? каки то мембраны на концах трубок?

во втором случае думаю проихходит следующее - вода частично затопляет трубку опущенную вниз(газ легко сжимается под давлением) - согласно закону архимеда, давление будет ниже

UPD: вам нужно заполнять трубу несжимаемым газом :shock: или применить некую хитрость...
Нет, никаких мембран нет. Вода действительно частично заполняет трубку опущенную вниз, но не на 1.5 длины трубки же? По закону архимеда сила действующая на воздух в этой трубке получается: плотность(воды)*g*объем(воздуха), при подстановке в формулу давления P=F/S, из объема сокращается площадь и остается только высота и константы (плотность и g), т.е. будь в трубке хоть воздух, хоть ртуть (хоть опилки из моей головы :))) ), давление там будет одинаковое, пропорциональное глубине погружения :dont_know:
Аватара пользователя
igor-x
Мудрый кот
Сообщения: 1817
Зарегистрирован: Пн ноя 29, 2010 15:58:43

Re: Измерение давления.

Сообщение igor-x »

нет, не глубине погружения , а высоте столба воздуха - (в пересчете на воду)
кстати, если бы вместо воздуха была ртуть, то ошибка была бы еще более ужасная - давление могло стать отрицательным :))
Аватара пользователя
ublhjnt
Друг Кота
Сообщения: 4446
Зарегистрирован: Вт мар 02, 2010 17:05:19
Откуда: Белоруссия, Минск

Re: Измерение давления.

Сообщение ublhjnt »

Гидростатическое давление измеряется или как напряжение (кгс/кв.м., Н/кв.м...) или высотой столба жидкости (мм.вод. ст., мм. рт. ст. ) или в технических атмосферах
Полное гидростатическое давление в данной точке равно:
P=p0+γh.
В 1 случае покажет давление жидкости h.
Во втором - разницу давлений. В третьем - ничего т.е. 0.
Последний раз редактировалось ublhjnt Пн июн 18, 2012 15:03:59, всего редактировалось 1 раз.
Всё можно наладить,если вертеть в руках достаточно долго!
Аватара пользователя
Vasilii
Друг Кота
Сообщения: 4469
Зарегистрирован: Чт окт 14, 2010 19:43:23
Откуда: Родом из СССР

Re: Измерение давления.

Сообщение Vasilii »

Engineer_Keen писал(а):Вода действительно частично заполняет трубку опущенную вниз, но не на 1.5 длины трубки же?
(0,33 длины :) )
Вы даже представить себе не можете насколько. Во втором случае датчик показывает правильно (подозреваю) , но только разницу высоты столба воды в трубке и вне трубки .
Вам нужно просто ввести поправочный коэффициент или применить разделительную камеру (например с глицерином) . Тогда все станет на свои места.
Не мешайте мешать!
С." Ну почему Господь так долго не протянет нам руку помощи? И самое страшное: может быть он протягивает, но мы всё дольше и дольше этого не замечаем?"
Аватара пользователя
Engineer_Keen
Друг Кота
Сообщения: 3872
Зарегистрирован: Пт янв 29, 2010 10:27:40
Откуда: Москва

Re: Измерение давления.

Сообщение Engineer_Keen »

igor-x писал(а):нет, не глубине погружения , а высоте столба воздуха - (в пересчете на воду)
кстати, если бы вместо воздуха была ртуть, то ошибка была бы еще более ужасная - давление могло стать отрицательным :))
Со ртутью я конечно пошутил, она бы из трубки в воду вылилась, естественно давление стало бы отрицательным :)))
ublhjnt писал(а):Гидростатическое давление измеряется или как напряжение (кгс/кв.м., Н/кв.м...) или высотой столба жидкости (мм.вод. ст., мм. рт. ст. ) или в технических атмосферах
Полное гидростатическое давление в данной точке равно:
P=p0+γh.
В 1 случае покажет навление жидкости h.
Во втором - разницу давлений. В третьем - ничего т.е. 0.
С первым случаем согласен, это и опытом подтверждено: P=p0-yh, меряется разность, соответственно (p0-yh)-p0 = yh - вес жидкости (p0 - атмосферное давление).
Но чем от него отличается 3-й случай? Трубка А, заменена сосудом, в котором находится весь датчик, на той-же самой глубине. Порт Б выходит в атмосферу не сразу а через трубку, получается такая же разница yh?
А вот как применить эту формулу ко второму случаю я не соображу... Разница давлений между чем и чем? Датчик ведь всегда показывает разницу давлений...
Аватара пользователя
ublhjnt
Друг Кота
Сообщения: 4446
Зарегистрирован: Вт мар 02, 2010 17:05:19
Откуда: Белоруссия, Минск

Re: Измерение давления.

Сообщение ublhjnt »

Суть устройства - измеритель уровня воды в колодце.
Поплавок, грузик, потенциометр.
Просто и надёжно.
Всё можно наладить,если вертеть в руках достаточно долго!
Аватара пользователя
koyodza
Собутыльник Кота
Сообщения: 2623
Зарегистрирован: Вс июл 17, 2011 11:51:52
Контактная информация:

Re: Измерение давления.

Сообщение koyodza »

Во втором методе нужно ещё позаботиться о компенсации изменения атмосферного давления. Лучше все же измерять другим методом. В конце 90-х делал датчик уровня жидкости на основе эхо эффекта, полностью программно на 12МГц тактовой i51 получил разрешающую способность около 4мм при максимальной глубине до 5м, больше глубина не требовалась, но в принципе возможно и увеличение глубины.
В датчике использовал разнесённые излучатель и микрофон, измерялось время отражения импульса от поверхности жидкости в трубе и время последующего переотражения от глухого конца с излучателем. Переотражений там много, но их амплитуда быстро снижается, измерения возможны несколько раз в секунду
Последний раз редактировалось koyodza Пн июн 18, 2012 15:14:38, всего редактировалось 1 раз.
Аватара пользователя
Engineer_Keen
Друг Кота
Сообщения: 3872
Зарегистрирован: Пт янв 29, 2010 10:27:40
Откуда: Москва

Re: Измерение давления.

Сообщение Engineer_Keen »

Vasilii писал(а):
Engineer_Keen писал(а):Вода действительно частично заполняет трубку опущенную вниз, но не на 1.5 длины трубки же?
(0,33 длины :) )
Вы даже представить себе не можете насколько. Во втором случае датчик показывает правильно (подозреваю) , но только разницу высоты столба воды в трубке и вне трубки .
Вам нужно просто ввести поправочный коэффициент или применить разделительную камеру (например с глицерином) . Тогда все станет на свои места.
Я просто действительно не мог себе это представить, т.е. если я опускаю 10см трубку в воду заткнув верхний конец, то снизу "надавится" 3 см воды? У меня была такая мысль, но я не догоняю откуда берется этот коэффициент :dont_know: Думал было что от отношения плотностей, но у воды она 800 раз больше...
ublhjnt писал(а):Поплавок, грузик, потенциометр.Просто и надёжно.
Да ну... Механика... Еще и редуктор городить придется (разница уровней в 2.5 метра). А тут никакой механики и 5 метров диапазон :)
Аватара пользователя
Engineer_Keen
Друг Кота
Сообщения: 3872
Зарегистрирован: Пт янв 29, 2010 10:27:40
Откуда: Москва

Re: Измерение давления.

Сообщение Engineer_Keen »

koyodza писал(а):В конце 90-х делал датчик уровня жидкости на основе эхо эффекта, полностью программно на 12МГц тактовой i51 получил разрешающую способность около 4мм при максимальной глубине до 5м, больше глубина не требовалась, но в принципе возможно и увеличение глубины.
В датчике использовал разнесённые излучатель и микрофон, измерялось время отражения импульса от поверхности жидкости в трубе и время последующего переотражения от глухого конца с излучателем. Переотражений там много, но их амплитуда быстро снижается, измерения возможны несколько раз в секунду
Я этим методом и меряю сейчас :))) У меня УЗ дальномер Skil с лазерным наведением. От верхнего кольца до зеркала примерно 12м, разрешающая способность вроде как 1см. Но во-первых нужно каждый раз бегать к колодцу и прицеливаться, а во-вторых что-то у него показания разнятся на таких дистанциях с металлической 20 м рулеткой :( :kill:
Аватара пользователя
ublhjnt
Друг Кота
Сообщения: 4446
Зарегистрирован: Вт мар 02, 2010 17:05:19
Откуда: Белоруссия, Минск

Re: Измерение давления.

Сообщение ublhjnt »

А тут никакой механики и 5 метров диапазон
Резисторы ППМЛ 20 об. Изображение
Хочешь с преобразователем давления - пробуй. Но хлопот, поверь мне, гораздо больше, если не собираешься погружать на дно скважины.
От верхнего кольца до зеркала примерно 12м, разрешающая способность вроде как 1см. Но во-первых нужно каждый раз бегать к колодцу
Определись что мерять собираешься: или глубину воды в скважине, или уровень воды от верхней кромки, или колебания уровня воды во времени.
Это две разные вещи.
Последний раз редактировалось ublhjnt Пн июн 18, 2012 15:36:46, всего редактировалось 2 раза.
Всё можно наладить,если вертеть в руках достаточно долго!
Аватара пользователя
koyodza
Собутыльник Кота
Сообщения: 2623
Зарегистрирован: Вс июл 17, 2011 11:51:52
Контактная информация:

Re: Измерение давления.

Сообщение koyodza »

Engineer_Keen писал(а):Я этим методом и меряю сейчас :))) У меня УЗ дальномер Skil с лазерным наведением.
Это немного другой метод, хотя честно говоря я не знаю как именно в Вашем дальномере компенсируется изменение скорости распространения звука при изменении состава воздушной смеси и температуры. У меня измерялось именно отношение времён, соответственно получалось отношение длины опорной части датчика (было около 50 см) к расстоянию до поверхности жидкости. Датчики стационарной установки (труба закреплена), никуда прицеливаться не нужно, звуковая волна внутри трубы, эксплуатировалось и зимой и летом
Ответить

Вернуться в «Измерения»