Типы датчиков давления

Простое самостоятельное введение преобразователя давления

Как и датчик давления, выходной сигнал которого представляет собой стандартный сигнал, преобразователь давления представляет собой прибор, который принимает переменную давления и пропорционально преобразует ее в стандартный выходной сигнал.Он может преобразовывать параметры физического давления газа, жидкости и т. д., воспринимаемые датчиком тензодатчика, в стандартные электрические сигналы (такие как 4-20 мА постоянного тока и т. д.), чтобы обеспечить вторичные инструменты, такие как индикация сигналов тревоги, регистраторы, регуляторы и т. д. для измерение и индикация И регулирование процесса.

Классификация преобразователей давления

Обычно датчики давления, о которых мы говорим, делятся по принципу:
Емкостные датчики давления, резистивные датчики давления, индуктивные датчики давления, полупроводниковые датчики давления и пьезоэлектрические датчики давления для высокочастотных измерений.Среди них наиболее распространены резистивные преобразователи давления.Емкостной преобразователь давления 3051S компании Rosemount является представителем высококачественной продукции.

Датчики давления можно разделить на металлические, керамические, диффузионные кремниевые, монокристаллические кремниевые, сапфировые, пленочные с напылением и т. д. в зависимости от чувствительных к давлению компонентов.

• Металлический преобразователь давления имеет низкую точность, но мало влияет на температуру и подходит для областей с широким диапазоном температур и низкими требованиями к точности.
• Керамические датчики давления имеют лучшую точность, но больше зависят от температуры.Керамика также обладает преимуществом ударопрочности и коррозионной стойкости, которые можно использовать в области реагирования.
• Точность передачи давления диффузного кремния очень высока, а температурный дрейф также велик, поэтому обычно требуется температурная компенсация, прежде чем его можно будет использовать.Более того, даже после температурной компенсации невозможно измерить давление выше 125°C.Однако при комнатной температуре коэффициент чувствительности рассеянного кремния в 5 раз выше, чем у керамики, поэтому его обычно используют в области высокоточных измерений.
• Преобразователь давления на монокристаллическом кремнии является наиболее точным датчиком в промышленной практике.Это усовершенствованная версия диффузного кремния.Конечно, цена также повышена.В настоящее время Yokogawa из Японии является представителем в области давления монокристаллического кремния.
• Сапфировый преобразователь давления не чувствителен к перепадам температуры и имеет хорошие рабочие характеристики даже в условиях высоких температур;сапфир обладает чрезвычайно высокой радиационной стойкостью;нет дрейфа pn;он может нормально работать в наихудших рабочих условиях и надежен. Высокая производительность, хорошая точность, минимальная температурная погрешность и высокая общая стоимость.
• Напыляемый тонкопленочный преобразователь давления не содержит клея и демонстрирует более высокую долговременную стабильность и надежность, чем липкий тензометрический датчик;на него меньше влияет температура: при изменении температуры на 100 ℃ дрейф нуля составляет всего 0,5%.Его температурные характеристики намного превосходят диффузионный кремниевый датчик давления;кроме того, он может напрямую контактировать с агрессивными средами.

Принципы различных типов преобразователей давления

• Принцип действия емкостного преобразователя давления.

Когда давление воздействует непосредственно на поверхность измерительной диафрагмы, диафрагма вызывает небольшую деформацию.Высокоточная схема на измерительной диафрагме преобразует эту небольшую деформацию в линейное напряжение, пропорциональное давлению и напряжению возбуждения.Сигнал, а затем используйте специальный чип для преобразования этого сигнала напряжения в стандартный промышленный сигнал тока 4–20 мА или сигнал напряжения 1–5 В.

• Принцип диффузионного кремниевого датчика давления

Давление измеряемой среды непосредственно воздействует на диафрагму датчика (обычно диафрагма 316L), заставляя диафрагму производить микросмещение, пропорциональное давлению среды, изменяя значение сопротивления датчика и обнаруживая его с помощью Схема Уитстона Это изменение, преобразование и вывод стандартного измерительного сигнала, соответствующего этому давлению.

• Принцип действия преобразователя давления из монокристаллического кремния

Пьезорезистивные датчики давления сконструированы с использованием пьезорезистивного эффекта монокристаллического кремния.В качестве упругого элемента используется монокристаллическая кремниевая пластина.Когда давление изменяется, монокристаллический кремний создает деформацию, так что сопротивление деформации, непосредственно рассеянное на нем, вызывает изменение, пропорциональное измеренному давлению, а затем соответствующий выходной сигнал напряжения получается мостовой схемой.

• Принцип действия керамического преобразователя давления

Давление воздействует непосредственно на переднюю поверхность керамической диафрагмы, вызывая небольшую деформацию диафрагмы.Толстопленочный резистор напечатан на обратной стороне керамической диафрагмы и подключен к мосту Уитстона (закрытый мост) из-за пьезорезистивного эффекта варистора. Мост генерирует высоколинейный сигнал напряжения, пропорциональный давлению и напряжению возбуждения. .Обычно используется для измерения давления воздушных компрессоров, используется больше керамики.

• Принцип работы тензодатчика давления

Наиболее часто используемые тензодатчики давления представляют собой металлические тензорезисторы и полупроводниковые тензорезисторы.Тензодатчик сопротивления металла представляет собой своего рода чувствительное устройство, которое преобразует изменение деформации на испытательном образце в электрический сигнал.Существует два вида тензодатчиков проволоки и тензорезисторов из металлической фольги.Обычно тензорезистор прочно приклеивается к матрице механических деформаций с помощью специального клея.Когда матрица подвергается изменению напряжения, тензорезистор также деформируется, так что значение сопротивления тензорезистора изменяется, так что изменяется напряжение, подаваемое на резистор.Датчики давления тензометрические относительно редко встречаются на рынке.

• Сапфировый преобразователь давления

Сапфировый преобразователь давления использует принцип сопротивления деформации, использует высокоточные кремний-сапфировые чувствительные компоненты и преобразует сигнал давления в стандартный электрический сигнал через специальную схему усилителя.

• Преобразователь давления с пленкой для напыления

Напыляемый чувствительный к давлению элемент изготовлен по технологии микроэлектроники, образуя прочный и стабильный мост Уитстона на поверхности эластичной диафрагмы из нержавеющей стали.Когда давление измеряемой среды воздействует на эластичную диафрагму из нержавеющей стали, мост Уитстона с другой стороны создает электрический выходной сигнал, пропорциональный давлению.Благодаря хорошей ударопрочности напыленные пленки часто используются в случаях частых ударов давлением, например, в гидравлическом оборудовании.

Меры предосторожности при выборе преобразователя давления

• Выбор значения диапазона давления преобразователя:

Сначала определяют максимальное значение измеряемого давления в системе.Вообще говоря, вам необходимо выбрать преобразователь с диапазоном давления, примерно в 1,5 раза превышающим максимальное значение, или позволить нормальному диапазону давления попадать на преобразователь давления.1/3~2/3 нормального диапазона также является распространенным методом.

• Какая среда давления:

Вязкие жидкости и грязь блокируют порты давления.Могут ли растворители или коррозионно-активные вещества разрушать материалы преобразователя, находящиеся в прямом контакте с этими средами?
Материал датчика общего давления, контактирующего со средой, — нержавеющая сталь 316.Если среда не вызывает коррозию нержавеющей стали 316, то практически все датчики давления подходят для измерения давления среды;
Если среда вызывает коррозию нержавеющей стали 316, следует использовать химическое уплотнение и косвенные измерения.Если капиллярная трубка, заполненная силиконовым маслом, используется для направления давления, это может предотвратить коррозию преобразователя давления и продлить срок службы преобразователя давления.

• Какая точность требуется передатчику:

Точность определяется: нелинейностью, гистерезисом, неповторяемостью, температурой, шкалой смещения нуля и температурой.Чем выше точность, тем выше цена.Как правило, точность датчика давления из диффузионного кремния составляет 0,5 или 0,25, а точность датчика давления из емкостного или монокристаллического кремния составляет 0,1 или даже 0,075.

• Технологическое присоединение преобразователя:

Как правило, датчики давления устанавливаются на трубах или резервуарах.Конечно, небольшая часть из них установлена ​​и используется вместе с расходомерами.Обычно существует три формы установки датчиков давления: резьба, фланец и хомут.Поэтому перед выбором преобразователя давления необходимо также учитывать подключение к процессу.Если он резьбовой, необходимо определить спецификацию резьбы.Для фланцев необходимо учитывать характеристики фланцев номинального диаметра.

Введение в индустрию датчиков давления

Около 40 стран мира занимаются исследованиями и производством датчиков, из которых США, Япония и Германия являются регионами с наибольшим объемом производства датчиков.На эти три страны вместе приходится более 50% мирового рынка сенсоров.

В настоящее время рынок преобразователей давления в моей стране является зрелым рынком с высокой концентрацией рынка.Однако доминирующее положение занимают страны дальнего зарубежья в лице Emerson, Yokogawa, Siemens и др. Продукция известных брендов занимает около 70% доли рынка и имеет абсолютное преимущество в крупных и средних инжиниринговых проектах.

Это связано с последствиями раннего принятия моей страной стратегии «рынка технологий», которая сильно ударила по государственным предприятиям моей страны и когда-то потерпела неудачу, но в то же время некоторые производители, представленные частными предприятиями Китая, тихо появляются и крепнут.Будущий рынок преобразователей давления в Китае полон новых неизвестных.