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压力传感器如何选型?

来源:仪器仪表网发布时间:2020.02.25 14:14:53 阅读:327

导读:压力传感器是由压力敏感元件组成的仪器,以确定施加到传感器上的实际压力(使用不同的工作原理)并将压力信息转换为输出信号。

  一、压力传感器的工作原理

压力传感器可使用多种不同的技术来提供精确的结果。

基于应变的压力传感器使用应变片作为压力敏感元件,通常是将金属箔式应变片或是膜片粘合到圆柱形弹性体上。应变原理的压力传感器最大优点是具有极高刚度,可测量高达15000 bar 的极高压力。电连接通常通过惠斯通电桥完成,具有极高的精确性和一致的测量结果。

电容式压力传感器使用压力腔和膜片来产生可变电容。当施加压力时,隔膜变形,电容相应减小。通过测量电路即可输出与电压成一定关系的电信号。这些传感器仅限于大约40 bar 的低压。

压阻式压力传感器由一个主要由硅制成的膜片组成,采用集成的应变片来检测施加的压力而产生的应变。通常采用惠斯通电桥来降低灵敏度并增加输出。由于所使用的材料,压力限制在 1000 bar 左右。

与上述技术不同的是,谐振式压力传感器使用测量机构的共振频率的变化来测量由施加的压力引起的应力。根据这种传感器的设计,谐振元件可以暴露于介质,其中谐振频率取决于介质的密度。通常这些传感器会对冲击和振动敏感。

另外不使用测量体的其它压力传感器有热或电离压力传感器,其利用由于带电粒子的流动中的密度变化来测量所施加的压力。

二、压力测量的类别

有多种特性可以对压力传感器进行分类,包括它们测量的压力范围、操作温度范围或它们测量的压力类型。

绝对压力传感器?测量相对于参考室(接近真空)的压力。

表压传感器?或相对压力传感器,是用于测量相对于当前大气压力的压力。

密封式表压传感器?类似于表压传感器,但它们测量的压力是相对于固定的压力而不是当前的大气压力。

压差传感器可确定两个压力之间的差值,并可用于测量压降、液位和流量等。

绝对压力传感器?的明显优点是总是对相同的参考压力(真空)进行测量,因此不受大气压力变化的影响,且而不受温度变化的影响。

  三、压力传感器如何选型?

1、确认压力传感器的类型。

(1)机电式:产品内部式机械结构,通过弹簧、杠杆、调节螺丝、金属罩壳等以及触点模块装配而成的压力传感器,内部不含处理电路,且均为输出量是开关量的压力开关形式。一般均可通过螺丝调节或设定动作的阈值;体积较庞大,但较廉价,精度较低。

(2)电子式:压力传感器均有陶瓷或金属的测量隔离膜片,隔离膜片与被检测物质直接接触,作用在膜片表面的压力使膜片发生微小的形变,传感器内部可以通过形变测量弹簧电阻或电容器原理感知该形变的大小程度,通过后级的机械、电路(电桥)设备输出相应开关动作或模拟量信号。

2、确认安装类型。

控制回路还是动力回路。

3、确认测量压力的类型。

压力类型主要有表压、绝压、差压等。

(1)表压是指以大气压力为基准,小于或大于大气压力的压力;

(2)绝压是指以绝对压力零位为基准,高于绝对压力零位的压力;

(3)差压是指两个压力之间的差值。

4、确认测量范围。

一般情况下,按实际测量压力为测量范围的80%选取。

5、确认供电电源和输出信号。

提供四种输出信号选择,包括继电器输出、固态输出和模拟量输出(4~20mA或0~10V)。(针对电子式压力传感器)

其中固态输出又分为单段开关和双段开关。

  6、确认系统的最大过载。

系统的最大过载应小于压力传感器的过载保护极限,否则会影响产品的使用寿命,甚至损坏产品。

7、确认压力接口形式。

主要包括:G1/4A(BSP)、1/4NPT、SAE 7/16-20 UNF、4×G1/4(BSP)、G3/8等。

8、确认测量介质与接触材质的兼容性。

在某些测量场合,测量介质具有腐蚀性,此时需选用与测量介质兼容的材料或进行特殊的工艺处理,确保变送器不被损坏。

9、确认准确度等级。

变送器的测量误差按准确度等级进行划分,不同的准确度对应不同的基本误差限(满量程输出的百分数表示);实际应用中,根据测量误差的控制要求并本着适用经济的原则进行选择。

10、确认工作温度范围。

测量介质温度应处于变送器工作温度范围内,如超温使用,将会产生较大的测量误差并影响使用寿命;在压力变送器的生产过程中,会对温度影响进行测量和补偿, 以确保产品受温度影响产生的测量误差处于准确度等级要求的范围内。在温度较高的场合,可以考虑选择高温型压力传感器或采取安装冷凝管(器)、散热器等辅助 降温措施。

11、确认现场工作环境情况及其它。

需了解是否存在振动以及电磁干扰等,并在选型时提供相关信息,以便采取相应处理;在选型时,其他如电气连接方式等也应根据情况予以考虑。

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