霍尼韋爾壓力傳感器是工業(yè)實踐中為常用的一種傳感器,其廣泛應用于各種工業(yè)自控環(huán)境,涉及水利水電、鐵路交通、智能建筑、生產自控、航空航天、軍工、石化、油井、電力、船舶、機床、管道等眾多行業(yè),下面就簡單介紹一些常用傳感器原理及其應用。另有醫(yī)用壓力傳感器。
通常高溫熔體壓力傳感器的損壞都是由于其安裝位置不恰當而引起的,如果將傳感器強行安裝在過小的孔或形狀不規(guī)則的孔中,就有可能造成傳感器的震動膜受到沖擊而損壞,選擇合適的工具加工安裝孔,有利于控制安裝孔的尺寸,另外,合適的安裝扭矩有利于形成良好的密封,但是如果安裝扭矩過高就容易引起高溫熔體壓力傳感器的滑脫,為防止這種現(xiàn)象發(fā)生,通常在傳感器安裝之前在其螺紋部分上涂抹防脫化合物。
1.霍尼韋爾壓力傳感器正確安裝方法:
(1) 通過適當?shù)膬x表, 在普通大氣壓和標準溫度條件下,核實壓力傳感器的頻率反應值。
(2) 核實壓力傳感器的編碼與相應的頻率反應信號的正確性。
2. 確定具體安裝位置
為了確定壓力傳感器的編號和具體安裝位置, 需按充氣網的各個充氣段來考慮。
(1) 壓力傳感器必須沿著線纜進行安裝, 安裝在線纜接頭處。
(2) 每條線纜裝設壓力傳感器不少于4個, 靠近電話局的兩個壓力傳感器, 相距不應大干200m。
(3) 每條線纜的始端和末端分別安裝1個。
(4) 每條線纜的分支點應裝1個, 如果兩個分支點相距較近(小于100 m),可只裝1個。
(5) 線纜敷設方式(架空、地下)改變處應裝1個
(6) 對無分支的線纜, 因壘線的線纜程式一致, 壓力傳感器的安裝隔距不大干500m, 并使其總數(shù)不少于4個。
(7) 為了便于確定壓力傳感器故障點, 除在起點安裝壓力傳感器外,距起點150~200m處,還要另外安裝1個當然在設計中, 一定要考慮經濟與技術的因素, 在不需要安裝壓力傳感器的地方,則應不必安裝。
檢查尺寸:
如果安裝孔的尺寸不合適,高溫熔體壓力傳感器在安裝過程中,其螺紋部分就很容易受到磨損,這不僅會影響設備的密封性能,而且使傳感器不能充分發(fā)揮作用,甚至還可能產生安全隱患。只有合適的安裝孔才能夠避免螺紋的磨損(螺紋工業(yè)標準1/2-20UNF2B),通常可以采用安裝孔測量儀對安裝孔進行檢測,以做出適當?shù)恼{整。
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由此可見,電阻應變片、彈性體和檢測電路是電阻應變式稱重中不可缺少的幾個主要部分。下面就這三方面簡要論述。
1、電阻應變片
電阻應變片是把一根電阻絲機械地分布在一塊有機材料制成的基底上。電阻應變片的一個重要參數(shù)是靈敏系數(shù)K。當其兩端受F力作用時,將會伸長,也就是說產生變形。伸長時,其橫截面積則縮小,截面圓半徑則減少。電阻應變片的電阻變化率(電阻相對變化)和電阻絲伸長率(長度相對變化)之間成比例的關系。
需要說明的是:靈敏度系數(shù)K是由制作金屬電阻絲材料的性質決定的一個常數(shù),與應變片的形狀、尺寸大小無關。不同的材料的K值一般在1.7—3.6之間。其次K值是一個無因次量,沒有量綱。
在材料力學中ΔL/L稱作為應變,記作ε,用它來表示彈性往往顯得太大,很不方便,常常把它的百萬分之一作為單位,記作με。
2、彈性體
彈性體是一個有特殊形狀的結構件。其功能有兩個,首先承受稱重傳感器所受的外力,對外力產生反作用力,達到相對靜平衡;其次,提供一個高品質的應變場(區(qū)),使粘貼在此區(qū)的電阻應變片比較理想地完成電信號的轉換任務。
3、檢測電路
檢測電路的功能是把電阻應變片的阻值變化轉變成為電壓輸出。因為惠斯登電橋具有很多優(yōu)點,如可以抑制溫度變化的影響,可以抑制側向力干擾,可以比較方便地解決稱重傳感器的補償問題等,所以惠斯登電橋在稱重傳感器中得到了廣泛的應用。
稱重傳感器均采用全橋式等臂電橋,主要是因為全橋式等臂電橋的靈敏度最高,各臂參數(shù)一致,各種干擾的影響容易相互抵消。
注意事項
1:為確保可靠性及長使用壽命,請勿在戶外或高于額定溫度的地方使用傳感器 [2] 。
2:由于超聲波傳感器以空氣作為傳輸介質,因此局部溫度不同時,分界處的反射和折射可能會導致誤動作,風吹時檢出距離也會發(fā)生變化。因此,不應在強制通風機之類的設備旁使用傳感器。
3:噴氣嘴噴出的噴氣有多種頻率,因此會影響傳感器且不應在傳感器附近使用。
4:傳感器表面的水滴縮短了檢出距離。
5:細粉末和棉紗之類的材料在吸收聲音時無法被檢出(反射型傳感器)。
6:不能在真空區(qū)或防爆區(qū)使用傳感器。
7:請勿在有蒸汽的區(qū)域使用傳感器;此區(qū)域的大氣不均勻。將會產生溫度梯度,從而導致測量錯誤。
暴露問題
超聲波傳感器應用起來原理簡單,也很方便,成本也很低。但是目前的超聲波傳感器都有一些缺點,比如,反射問題,噪音,交叉問題。
反射問題
如果被探測物體始終在合適的角度,那超聲波傳感器將會獲得正確的角度。但是不幸的是,在實際使用中,很少被探測物體是能被正確的檢測的。
其中可能會出現(xiàn)幾種誤差:
三角誤差
當被測物體與傳感器成一定角度的時候,所探測的距離和實際距離有個三角誤差。
鏡面反射
這個問題和高中物理中所學的光的反射是一樣的。在特定的角度下,發(fā)出的聲波被光滑的物體鏡面反射出去,因此無法產生回波,也就無法產生距離讀數(shù)。這時超聲波傳感器會忽視這個物體的存在。
多次反射
這種現(xiàn)象在探測墻角或者類似結構的物體時比較常見。聲波經過多次反彈才被傳感器接收到,因此實際的探測值并不是真實的距離值。
這些問題可以通過使用多個按照一定角度排列的超聲波圈來解決。通過探測多個超聲波的返回值,用來篩選出正確的讀數(shù)。
噪音
雖然多數(shù)超聲波傳感器的工作頻率為40-45Khz,遠遠高于人類能夠聽到的頻率。但是周圍環(huán)境也會產生類似頻率的噪音。比如,電機在轉動過程會產生一定的高頻,輪子在比較硬的地面上的摩擦所產生的高頻噪音,機器人本身的抖動,甚至當有多個機器人的時候,其它機器人超聲波傳感器發(fā)出的聲波,這些都會引起傳感器接收到錯誤的信號。
這個問題可以通過對發(fā)射的超聲波進行編碼來解決,比如發(fā)射一組長短不同的音波,只有當探測頭檢測到相同組合的音波的時候,才進行距離計算。這樣可以有效的避免由于環(huán)境噪音所引起的誤讀。
交叉問題
交叉問題是當多個超聲波傳感器按照一定角度被安裝在機器人上的時候所引起的。超聲波X發(fā)出的聲波,經過鏡面反射,被傳感器Z和Y獲得,這時Z和Y會根據(jù)這個信號來計算距離值,從而無法獲得正確的測量。
解決的方法可以通過對每個傳感器發(fā)出的信號進行編碼。讓每個超聲波傳感器只聽自己的聲音。