Полное руководство по выбору датчика давления на основе диффузионного кремния
Экспертное руководство по применению промышленных измерений
Обзор
Датчики давления классифицируются по технологии измерения: на основе диффузного кремния, керамические, ёмкостные и монокристаллические кремниевые. Среди них наиболее широкое применение в различных отраслях промышленности получили датчики давления на основе диффузного кремния. Благодаря своей надёжности, стабильности и экономичности они идеально подходят для контроля и управления давлением в нефтегазовой отрасли, химической промышленности, сталелитейном производстве, энергетике, природоохранной инженерии и других отраслях.
Эти датчики поддерживают измерения избыточного, абсолютного и отрицательного давления — даже в коррозионных, высоконапорных или опасных условиях.
Но как развивалась эта технология и какие факторы следует учитывать при выборе подходящей модели?
Истоки технологии диффузного кремния
В 1990-х годах компания NovaSensor (США) представила новое поколение диффузных кремниевых датчиков с использованием передовых технологий микрообработки и соединения кремния.
Принцип прост, но эффективен: давление процесса изолируется мембраной и передаётся через герметичное силиконовое масло на чувствительную кремниевую мембрану. С другой стороны в качестве опорного давления используется атмосферное давление. Эта разность вызывает деформацию мембраны: одна сторона растягивается, другая сжимается. Встроенные тензодатчики регистрируют эту деформацию, преобразуя её в точный электрический сигнал.
8 ключевых параметров для выбора датчика давления на основе диффузионного кремния
1. Средние характеристики
Химическая и физическая природа технологической жидкости напрямую влияет на совместимость датчика.
Подходящий:Газы, масла, чистые жидкости — обычно обрабатываются стандартными датчиками из нержавеющей стали 316L.
Не подходит:Сильно едкие, вязкие или кристаллизующиеся среды могут засорить или повредить датчик.
Рекомендации:
- Вязкие/кристаллизующиеся жидкости (например, суспензии, сиропы): используйте датчики с промывочной мембраной, чтобы предотвратить засорение.
- Гигиенические применения (например, пищевая, фармацевтическая промышленность): выбирайте модели с трехзажимной мембраной (≤4 МПа для надежной фиксации).
- Сверхпрочные среды (например, грязь, битум): используйте плоские мембраны без полостей с минимальным рабочим давлением ~2 МПа.
⚠️ Внимание: не прикасайтесь к диафрагме датчика и не царапайте ее — она чрезвычайно хрупкая.
2. Диапазон давления
Стандартный диапазон измерений: от –0,1 МПа до 60 МПа.
Для безопасности и точности всегда выбирайте датчик, рассчитанный на давление, немного превышающее максимальное рабочее давление.
Единица измерения давления:
1 МПа = 10 бар = 1000 кПа = 145 фунтов на квадратный дюйм = 760 мм рт. ст. ≈ 100 метров водяного столба
Манометрическое и абсолютное давление:
- Избыточное давление: относительно давления окружающей атмосферы.
- Абсолютное давление: относительно идеального вакуума.
Примечание: В высокогорных регионах используйте вентилируемые датчики (с вентиляционными трубками) для компенсации местного атмосферного давления, когда точность имеет значение (
3. Температурная совместимость
Типичный рабочий диапазон: от –20°C до +80°C.
Для высокотемпературных сред (до 300°C) следует учитывать:
- Охлаждающие ребра или радиаторы
- Дистанционные мембранные разделители с капиллярами
- Импульсная трубка для изоляции датчика от прямого воздействия тепла
4. Источник питания
Стандартное питание: 24 В постоянного тока.
Большинство моделей поддерживают напряжение 5–30 В постоянного тока, но избегайте входных напряжений ниже 5 В, чтобы предотвратить нестабильность сигнала.
5. Типы выходных сигналов
- 4–20 мА (2 провода): промышленный стандарт для передачи данных на большие расстояния и помехоустойчивости
- 0–5 В, 1–5 В, 0–10 В (3-проводной): идеально подходит для применений на коротких расстояниях
- RS485 (цифровой): для последовательной связи и сетевых систем
6. Резьбы технологических соединений
Распространенные типы потоков:
- M20×1,5 (метрическая)
- G1/2, G1/4 (БСП)
- М14×1,5
Подберите тип резьбы в соответствии с отраслевыми нормами и механическими требованиями вашей системы.
7. Класс точности
Типичные уровни точности:
- ±0,5% полной шкалы – стандарт
- ±0,3% полной шкалы – для более высокой точности
⚠️ Избегайте указания точности ±0,1% полной шкалы для преобразователей на основе диффузного кремния. Они не оптимизированы для сверхточных работ такого уровня. Вместо этого для таких применений используйте модели на основе монокристаллического кремния.
8. Электрические соединения
Выбирайте на основе ваших потребностей в установке:
- DIN43650 (Hirschmann): Хорошее уплотнение, широко применяется
- Авиационная вилка: простая установка и замена
- Прямой кабельный ввод: компактный и влагостойкий
Для использования на открытом воздухе выберите корпус типа 2088 для лучшей защиты от атмосферных воздействий.
Особые случаи
В1: Могу ли я измерить газообразный аммиак?
Да, но только с подходящими материалами (например, мембраной из хастеллоя, уплотнениями из ПТФЭ). Кроме того, аммиак реагирует с силиконовым маслом — используйте фторированное масло в качестве заполняющей жидкости.
В2: Как быть с легковоспламеняющимися и взрывоопасными средами?
Избегайте использования стандартного силиконового масла. Используйте фторированные масла (например, FC-70), которые обеспечивают лучшую химическую стабильность и взрывобезопасность.
Заключение
Благодаря проверенной надежности, адаптивности и экономической эффективности преобразователи давления на основе диффузионного кремния остаются востребованным решением в различных отраслях промышленности.
Тщательный выбор с учетом среды, давления, температуры, типа соединения и точности обеспечивает оптимальную производительность и длительный срок службы.
Нужна помощь в выборе подходящей модели?
Расскажите нам о своей заявке — и мы поможем вам найти идеальный вариант.
Время публикации: 03 июня 2025 г.