為新項(xiàng)目或設(shè)備選擇壓力傳感器時(shí),設(shè)計(jì)師通常比較關(guān)注關(guān)鍵設(shè)計(jì)參數(shù),如壓力范圍、電流輸出、介質(zhì)兼容性以及環(huán)境條件等。然而,若要根據(jù)不同的應(yīng)用選出合適的傳感器,除以上參數(shù)外,還需考慮其它因素,常常被忽略的設(shè)計(jì)因素:壓力傳遞介質(zhì)(充油式和非充油式)、結(jié)構(gòu)和傳感技術(shù)類(lèi)型。這也是壓力傳感器選型的三大要素。
一 壓力傳遞介質(zhì)(充油式vs非充油式)在壓力傳感行業(yè)存在多種不同的傳感技術(shù),但所有傳感器都可分為兩大類(lèi):充油式和非充油式。充油式傳感器是指在膜片和傳感元件之間采用油液作為壓力傳遞介質(zhì)的傳感器,例如基于微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)的電子傳感器。
充油式傳感器具有材料相容性(好)、成本低、易于集成到成套傳感器系統(tǒng)中等特點(diǎn),對(duì)許多制造應(yīng)用都極具吸引力。雖然應(yīng)用日益普遍,但相較于非充油式傳感器,仍有不少缺點(diǎn)。
充油式設(shè)計(jì)的最大缺點(diǎn)是故障成本高。一旦傳感膜片因過(guò)壓或制造缺陷而破裂,那么油液就會(huì)泄漏至應(yīng)用中并污染系統(tǒng)。油液進(jìn)入系統(tǒng)會(huì)損壞關(guān)鍵的部件,造成成數(shù)千乃至數(shù)百萬(wàn)美元的損失,損失程度視具體應(yīng)用而異(如,代價(jià)昂貴的燃料電池系統(tǒng))。更糟的是,許多系統(tǒng)一旦被油液污染,幾乎就沒(méi)有修復(fù)的可能。相比之下,非充油式設(shè)計(jì)不僅能消除因故障導(dǎo)致污染的可能性,而且還可承受更高的過(guò)壓沖擊。
二 結(jié)構(gòu)壓力傳感器在應(yīng)用中的服役時(shí)間是挑選傳感器的關(guān)鍵指標(biāo)之一。一般而言,全焊接結(jié)構(gòu)的傳感器,設(shè)計(jì)更堅(jiān)固、耐用,在許多苛刻應(yīng)用中的使用壽命都較長(zhǎng)。另外,還要考慮接頭在外殼上的焊接牢固度。要知道,在應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng),這些裝置常常會(huì)暴露在影響傳感器工作的非理想環(huán)境下。
確保制造商不僅能夠提供多種壓力接頭,包括1/4”和1/8”NPT等標(biāo)準(zhǔn)口徑,而且還能夠視需要量身定制過(guò)程接頭。即使再堅(jiān)固耐用的設(shè)計(jì)也有可能受潮濕環(huán)境影響,因此部分傳感器需防潮保護(hù)以防止接頭引腳的四周被腐蝕。
如果擔(dān)心保護(hù)傳感器受惡劣環(huán)境侵蝕,則選擇IP防護(hù)等級(jí)滿(mǎn)足安裝需求的傳感器。傳感器可提供多種IP防護(hù)等級(jí)。其中,IP65級(jí)防護(hù)的型號(hào)可提供抵御粉塵滲入和噴嘴噴水的全面保護(hù)。
IP67級(jí)防護(hù)的傳感器能夠防護(hù)灰塵侵入以及短暫浸泡。IP69K級(jí)防護(hù)則適用于高壓、高溫應(yīng)用。如果液體滲入會(huì)導(dǎo)致風(fēng)險(xiǎn),切記采用密封電纜。盡可能避免選擇充油式傳感器,它采用了不同導(dǎo)熱系數(shù)的材料,會(huì)增加傳感器的不穩(wěn)定性。
三 傳感技術(shù)類(lèi)型雖然穩(wěn)定可靠的電路設(shè)計(jì)可滿(mǎn)足不同人的不同需求,但總體而言,重要的仍是其可靠性、穩(wěn)定性及耐惡劣環(huán)境能力。目前,濺射薄膜和可變電容技術(shù)被視為工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域先進(jìn)的傳感技術(shù)。薄膜傳感器采用成熟的惠斯通電橋原理。根據(jù)這種設(shè)計(jì),首先通過(guò)將分子層噴射到17-4或316L不銹鋼膜上,然后在膜片上蝕刻電路,從而實(shí)現(xiàn)出色的電阻分辨率和一致性。通過(guò)濺射薄膜技術(shù),可將簡(jiǎn)單、高精度和緊湊的應(yīng)力計(jì)沉積于傳感膜背面。
Setra西特公司的電容式壓力傳感器巧妙地采用了簡(jiǎn)單、耐用和穩(wěn)定的電容器元件。其典型配置為:緊湊外殼內(nèi)裝設(shè)兩個(gè)緊密間隔的平行電絕緣金屬面,其中之一就是在壓力作用下會(huì)輕微彎曲的膜片。
金屬面(或板)牢牢安裝在傳感器內(nèi)部,因此施加壓力的微小變化可導(dǎo)致組件的輕微機(jī)械變形,從而改變兩個(gè)金屬面之間的間隙大小(形成可變電容效果)。而靈敏的線(xiàn)性比較器電路(采用特別設(shè)計(jì)的專(zhuān)利保護(hù)專(zhuān)用集成電路)可檢測(cè)到間隙變化導(dǎo)致的電容變化,繼而放大并輸出比例放大的高電平信號(hào)。
兩種傳感器的測(cè)量原理幾乎都可消除漂移現(xiàn)象并提供更高的靈敏度。此外,它們還融合了緊湊的設(shè)計(jì)和良好的溫度穩(wěn)定性。薄膜式和電容式傳感器能提供與輸入壓力成比例的線(xiàn)性模擬輸出信號(hào),具有高精度和高性能的特點(diǎn)。
電容指容納電荷的能力。電容器指電路中能夠儲(chǔ)存電荷的元件,與電感器、電阻器并稱(chēng)為基本的三種電路元件。電容器不測(cè)量存儲(chǔ)能量的大小,僅度量可儲(chǔ)存能量的潛在能力。這種潛在能力以法拉第(F)為單位進(jìn)行計(jì)量,但在大部分的消費(fèi)級(jí)電容器中,通常采用微法(?F)或更小的單位。
電容器由兩塊導(dǎo)電板組成,中間采用絕緣層(也稱(chēng)為電介質(zhì))隔離。電容器多種多樣,其大小、導(dǎo)電板布置以及所采用的電介質(zhì)材料各不相同。當(dāng)電容器接通電路時(shí),電源的電壓促使電子積聚在一塊板的表面,并使另一塊板表面釋放電子,從而導(dǎo)致兩板之間形成電勢(shì)差。電容器的電容值可為固定值,也可根據(jù)應(yīng)用進(jìn)行調(diào)節(jié)和改變。電極板的尺寸、形狀及距離都會(huì)影響元件的電容大小。相較于距離較遠(yuǎn)的較小金屬板所構(gòu)成的電容器,距離近的較大金屬板所構(gòu)成的電容器電容更大。
電容的應(yīng)用日益廣泛,例如計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器、電容式傳聲器、無(wú)線(xiàn)電接收器、脈沖磁體和壓力傳感器等。相比于采用其它技術(shù)的傳感器,電容式壓力傳感器具有更高精度(±0.07%滿(mǎn)量程精度)
1、防止渣滓在導(dǎo)管內(nèi)沉積和傳感器與腐蝕性或過(guò)熱的介質(zhì)接觸。
2、測(cè)量氣體壓力時(shí),取壓口應(yīng)開(kāi)在流程管道頂端,并且傳感器也應(yīng)安裝在流程管道上部,以便積累的液體容易注入流程管道中。
3、測(cè)量液體壓力時(shí),取壓口應(yīng)開(kāi)在流程管道的側(cè)面,以避免沉積積渣。
4、導(dǎo)壓管應(yīng)安裝在溫度波動(dòng)小的地方。
5、測(cè)量液體壓力時(shí),傳感器的安裝位置應(yīng)避免液體的沖擊(水錘現(xiàn)象),以免傳感器過(guò)壓損壞。
6、冬季發(fā)生冰凍時(shí),安裝在室外的傳感器必須采取防凍措施,避免引壓口內(nèi)的液體因結(jié)冰體積膨脹,導(dǎo)致傳感器損失。
7、接線(xiàn)時(shí),將電纜穿過(guò)防水接頭或繞性管并擰緊密封螺帽,以防雨水等通過(guò)電纜滲漏進(jìn)變送器殼體內(nèi)。
8、測(cè)量蒸汽或其它高溫介質(zhì)時(shí),需接加緩沖管(盤(pán)管)等冷凝器,不應(yīng)使傳感器的工作溫度超過(guò)極限。
相對(duì)壓力高精度新款PM型壓力傳感器綜合精度達(dá)0.2%。 此外,電子壓力傳感器還顯著改善了溫度快速變化(如CIP/SIP過(guò)程)的溫度補(bǔ)償。因此,該傳感器普遍適用于食品行業(yè)應(yīng)用。
靈活的配件提供各類(lèi)常見(jiàn)的過(guò)程連接,用作PM壓力傳感器螺紋接頭G1密封錐面及G1 Aseptoflex Vario的附件。
電子壓力傳感器在食品行業(yè)的各種常見(jiàn)應(yīng)用中均可實(shí)現(xiàn)較高的整體精確性和適用性
1)0.2%的精確度
2)長(zhǎng)期穩(wěn)定性良好的防過(guò)載陶瓷電容測(cè)量元件
3)免費(fèi)下載出廠合格證
4)傳感器后部帶有六角安裝螺母,可方便其安裝,即使是安裝在雙層罐體內(nèi)
5)通過(guò)按鈕或IO-Link實(shí)現(xiàn)零點(diǎn)校準(zhǔn)
安全說(shuō)明
安裝本設(shè)備前,請(qǐng)閱讀本文檔。確保產(chǎn)品適合您的應(yīng)用范圍,且不受任何限制。
如果未遵照操作說(shuō)明或技術(shù)資料,則可能導(dǎo)致人身傷害和/或財(cái)產(chǎn)損失。
在所有應(yīng)用范圍內(nèi),檢查產(chǎn)品材料與待測(cè)介質(zhì)是否兼容。
只有在裝置僅用于不會(huì)損壞潮濕材料的介質(zhì)中時(shí),方可保證裝置長(zhǎng)期正常運(yùn)行 →
應(yīng)用范圍。
如果設(shè)備用于氣壓 > 25 bar 的氣體應(yīng)用范圍,必須絕對(duì)遵守注意事項(xiàng)。
功能和特性
壓力傳感器用于監(jiān)測(cè)機(jī)械設(shè)備和裝置的系統(tǒng)壓力。
電子壓力傳感器是工業(yè)實(shí)踐中較為常用的一種傳感器,其廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)自控環(huán)境,涉及水利水電、鐵路交通、智能建筑、生產(chǎn)自控、航空航天、軍工、石化、油井、電力、船舶、機(jī)床、管道等眾多行業(yè),下面就簡(jiǎn)單介紹一些常用傳感器原理及其應(yīng)用。
另有醫(yī)用壓力傳感器。壓力傳感器是使用較為廣泛的一種傳感器。
電子壓力傳感器以機(jī)械結(jié)構(gòu)型的器件為主,以彈性元件的形變指示壓力,但這種結(jié)構(gòu)尺寸大、質(zhì)量重,不能提供電學(xué)輸出。隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展,半導(dǎo)體壓力傳感器也應(yīng)運(yùn)而生。其特點(diǎn)是體積小、質(zhì)量輕、準(zhǔn)確度高、溫度特性好。特別是隨著MEMS技術(shù)的發(fā)展,半導(dǎo)體傳感器向著微型化發(fā)展,而且其功耗小、可靠性高。