壓力變送器是工業(yè)自動化專業(yè)人員和工程師熟悉的設備。今天,我們將帶您深入了解壓力變送器。
1.什么是壓力變送器?
壓力變送器作為一種輸出為標準信號的壓力傳感器,是一種接收壓力變量并按比例將其轉換為標準輸出信號的儀器。它可以將稱重傳感器感應到的氣體、液體等物理壓力參數(shù)轉換成標準電信號(如4 ~ 20mADC等)。),可提供給指示器報警器、記錄儀、調(diào)節(jié)器等二次儀表進行測量、指示和過程調(diào)整。
二.壓力變送器的分類
壓力變送器根據(jù)不同的標準進行分類。
根據(jù)原理可分為:
電容式壓力變送器、電阻式壓力變送器、感應式壓力變送器、半導體壓力變送器、高頻測量用壓電壓力變送器等。,其中最常用的是電阻式壓力變送器。
按壓敏元件可分為金屬型、陶瓷型、擴散硅、單晶硅、藍寶石、濺射薄膜等。
其中:
金屬壓力變送器精度差,但受溫度影響小,適用于溫度范圍寬、精度要求低的領域。
陶瓷壓力傳感器精度較好,但受溫度影響較大。陶瓷還具有耐沖擊、耐腐蝕的優(yōu)點,可用于響應領域;
擴散硅壓力傳遞精度高,溫漂大,一般需要溫度補償才能使用。而且即使經(jīng)過溫度補償,125℃以上的壓力也無法測量。但在常溫下,擴散硅的敏感系數(shù)是陶瓷的5倍,所以一般用于高精度測量領域;
單晶硅壓力變送器是工業(yè)實踐中精度最高的傳感器,是擴散硅的升級版,當然價格也是升級版。目前,日本橫河是單晶硅壓機領域的代表。
藍寶石壓力變送器對溫度變化不敏感,即使在高溫條件下也具有良好的工作特性;藍寶石抗輻射能力強;沒有p-n漂移;它能在最惡劣的工作條件下正常工作,可靠性高,精度好,溫度誤差極小,整體性價比高;
濺射薄膜壓力變送器不含任何粘合劑,比粘合劑應變儀傳感器顯示出更高的長期穩(wěn)定性和可靠性,受溫度影響小:當溫度變化100℃時,零點漂移僅為0.5%。其溫度性能遠遠優(yōu)于擴散硅壓力傳感器。此外,可直接與一般腐蝕性介質(zhì)接觸。
3.壓力變送器原理
不同類型的壓力變送器原理上是不同的。
壓力變送器
當壓力直接作用在測量膜片表面時,膜片發(fā)生輕微變形。測量膜片上的高精度電路將微小變形轉換成與壓力成正比,也與激勵電壓成正比的高度線性的電壓信號,然后用專用芯片將這個電壓信號轉換成工業(yè)標準的4-20mA電流信號或1-5V電壓信號。
擴散硅壓力變送器
被測介質(zhì)壓力直接作用在傳感器的膜片(一般為316L膜片)上,使膜片產(chǎn)生與介質(zhì)壓力成正比的微位移,改變傳感器的電阻值?;菟雇娐酚糜跈z測這種變化,并轉換和輸出對應于該壓力的標準測量信號。
單晶硅壓力變送器
壓阻式壓力傳感器是由單晶硅的壓阻效應形成的。單晶硅被用作彈性元件。當壓力變化時,單晶硅發(fā)生應變,使直接擴散在其上的應變電阻與測得的壓力成正比變化,然后橋式電路獲得相應的電壓輸出信號。
陶瓷壓力變送器
壓力直接作用在陶瓷膜片的前表面,造成膜片輕微變形。厚膜電阻印刷在陶瓷膜片的背面,連接形成惠斯通電橋(閉合電橋)。由于壓敏電阻的壓阻效應,電橋產(chǎn)生與壓力和激勵電壓成比例的高度線性的電壓信號。一般用于空壓機的壓力測量,多采用陶瓷。
應變計壓力變送器
金屬電阻應變計和半導體應變計廣泛應用于應變計壓力變送器。金屬電阻應變片是一種敏感器件,它能將被測件上的應變變化轉化為電信號。線應變儀和金屬箔應變儀兩種。
通常,應變儀通過特殊的粘合劑與具有機械應變的基體緊密結合。當基體受力時應力發(fā)生變化,電阻應變片也會變形,從而改變應變片的電阻,從而改變施加在電阻上的電壓。目前市場上很少有應變式壓力變送器。
藍寶石壓力變送器
藍寶石壓力變送器采用應變電阻工作原理,采用高精度硅藍寶石敏感元件,通過專用放大電路將壓力信號轉換成標準電信號。
濺射薄膜壓力變送器
濺射壓力傳感器采用微電子技術制造,在彈性不銹鋼膜片表面形成牢固穩(wěn)定的惠斯通電橋。當被測介質(zhì)的壓力作用在彈性不銹鋼膜片上時,另一側的惠斯頓電橋產(chǎn)生與壓力成正比的電輸出信號。濺射薄膜由于其良好的抗沖擊性能,經(jīng)常用于壓力沖擊頻繁的地方,如液壓設備。
四.壓力變送器的選擇
選擇壓力變送器時應注意的幾點:
1.變送器壓力范圍值的選擇
首先,確定系統(tǒng)中測量壓力的最大值。一般來說,需要選擇壓力范圍比最大值大1.5倍左右的變送器,或者讓正常壓力范圍落在壓力變送器正常范圍的1/3~2/3處。
2.什么樣的壓力介質(zhì)
粘性液體和泥漿會堵塞壓力界面。溶劑或腐蝕性物質(zhì)會損壞變送器中與這些介質(zhì)直接接觸的材料嗎?
通用壓力變送器的介質(zhì)接觸部分的材料為316不銹鋼。如果介質(zhì)對316不銹鋼沒有腐蝕性,那么基本上所有的壓力變送器都適合測量介質(zhì)壓力;
如果介質(zhì)對316不銹鋼有腐蝕性,應采用化學密封和間接測量。如果選擇填充硅油的毛細管進行壓力傳導,可以防止壓力變送器的腐蝕,延長壓力變送器的使用壽命。
3.變送器要求的精度
精度由非線性、遲滯、不可重復性、溫度、零失調(diào)量程和溫度決定。精度越高,價格越高。一般選用擴散硅壓力變送器,精度為0.5和0.25,選用電容式或單晶硅壓力變送器,精度為0.1甚至0.075。
4.變送器的過程連接
通常,壓力變送器安裝在管道或儲罐上,當然,也有少量壓力變送器與流量計一起安裝和使用。壓力變送器的安裝通常有三種類型:螺紋、法蘭和夾具。因此,在選擇壓力變送器之前,應考慮工藝連接。如果是螺紋的,需要確定螺紋規(guī)格。如果是法蘭,需要考慮公稱法蘭規(guī)格。
動詞 (verb的縮寫)壓力變送器行業(yè)現(xiàn)狀
世界上從事傳感器研究和生產(chǎn)的國家約有40個,其中美國、日本和德國是傳感器產(chǎn)量最大的地區(qū),占世界傳感器市場的50%以上。
如今,中國的壓力變送器市場是一個市場集中度很高的成熟市場,但以美國艾默生電氣公司、日本橫河電氣公司、德國西門子等為代表的國外品牌產(chǎn)品。,占據(jù)70%左右的市場份額,在大中型工程項目中有絕對優(yōu)勢。
這是因為我們早年采取“以市場換技術”戰(zhàn)略的后遺癥,對我們國企打擊很大,一度不景氣。然而,與此同時,以中國民營企業(yè)為代表的一些制造商悄然出現(xiàn)并發(fā)展起來。中國未來的壓力變送器市場充滿了許多新的未知因素。
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