一、壓力傳感器應用領域
1.壓力傳感器在稱重系統中的應用
在工業控制技術的商用稱重系統中,壓力傳感技術越來越多的被應用。在很多壓力控制過程中,經常需要采集壓力信號,轉換成能夠進行自動化控制的電信號。以壓力傳感器制作的壓力控制裝置一般稱為電子稱重系統。電子稱重系統既能組合在產品制造過程中優化生產,提高產品質量,又能把有關生產過程中物料流動的數據加以采集并傳送到數據處理中心,作為在線庫存控制和財務結算之用。
2.壓力傳感器在石化行業中的應用
壓力傳感器是石化行業自動控制中使用最多的測量裝置之一。在大型的化工項目中, 幾乎包含了所有壓力傳感器的應用:差壓、絕壓、表壓、高壓、微差壓、高溫、低溫,以及各種材質及特殊加工的遠傳法蘭式壓力傳感器。石化行業對壓力傳感器的需求就體現在測量精度、快速響應、溫度特性和靜壓特性、長期穩定性4個方面。
3.壓力傳感器在水處理中的應用
在供水和污水處理工藝中有賴于使用壓力傳感器為系統保護和質量保證提供重要控制和監測手段。
4.壓力傳感器在醫療行業中的應用
隨著醫療設備市場的發展,對壓力傳感器在醫療行業中使用提出了更高的要求,如精度、可靠性、穩定性、體積等都需要加以改進。壓力傳感器在微創導管消融術和體溫傳感器測量中有著較好的應用。
5.壓力傳感器在汽車行業的應用
汽車應用目前仍是MEMS壓力傳感器的最大應用市場,汽車、醫療、工業與高端應用MEMS壓力傳感器市場,平均成長率約在4~7%左右,同時消費性應用市場的平均成長率則高達25%,主要受惠于智能手機與平板設備所帶來的新商機。
二、壓力傳感器的發展趨勢
1.小型化:目前市場對小型壓力傳感器的需求越來越大,這種小型傳感器可以工作在極端惡劣的環境下并且只需要很少的保養和維護,對周圍的環境影響也很小,可以放置在人體的各個重要器言中收集資料,不影響人的正常生活。如美國Entran公司生產的量程為2 ~ 500PSI的傳感器直徑僅為1.27mm,可以放置在人體的血管中而不會對血液的流通產生大的影響。
2.集成化:壓力傳感器已經越來越多的與其它測量用傳感器集成以形成測量和控制系統。集成系統在過程控制和工廠自動化中可提高操作速度和效率。
3.智能化:由于集成化的出現,在集成電路中可添加-些微處理器使得傳感器具有自動補償、通訊、自診斷、邏輯判斷等功能。廣泛化壓力傳感器的另一個發展趨勢是正從機械行業向其它領域擴展例如:汽車元件、醫療儀器和能源環境控制系統。
4.標準化:傳感器的設計與制造已經形成了一定的行業標準。如ISO 國際質量體系;美國的ANSI、ASTM標準、俄羅斯的ГOCT、日本的J IS 標準。
三、壓力傳感器的選型
根據不同的應用場景和需求,我們需要對傳感器做合理的選型,選用的原則便是以最經濟的價格買到滿足其用途、壓力量程、精度要求、溫度范圍、電和機械要求的壓力傳感器。
1.確認測量壓力的類型
壓力傳感器可以分為測定絕對壓力、對大氣的相對壓力和差壓。測定絕對壓力時,傳感器內自身帶有真空參考壓,所測壓力與大氣壓力無關,是相對于真空的壓力。對大氣的相對壓力是以大氣壓力為參考壓,因此傳感器彈性膜一側始終與大氣是連通的。
2.確認壓力傳感器的量程范圍
一般而言,需要選擇一個具有比最大值還要大1.5倍左右壓力量程的傳感器/變送器。在許多測試系統中,尤其是液壓測量和加工處理中,有峰值和持續不規則的上下波動,這種瞬間的峰值能破壞壓力傳感器,持續的高壓力值或稍微超出傳感器/變送器的標定最大值會縮短傳感器的壽命。
3.確定壓力傳感器的測量介質
一般來講,黏性液體(如原油)、煤漿、泥漿及其他沉淀物等往往會堵住壓力接口,影響傳感器的正常工作,這種情況需要采用隔離膜(即平膜結構)傳感器直接與介質接觸,進行壓力測量。當溶劑中含有腐蝕性物質時,要選用與這些介質兼容的材質做隔離膜片,否則會影響產品的使用壽命。
4.確定壓力傳感器的精度
精度主要是指:非線性,遲滯性,重復性,零點與滿度偏差,溫度及其他環境的影響。一般來講,精度越高,必然在制作過程中增添了許多附加工藝以及校淮過程和補償技術,相應成本提高了,價格也就越高。所以,用戶在選用產品時不能只單純地追求高精度,而應該根據實際測量的需求進行合理地選擇。
5.確認壓力傳感器的溫度范圍
通常一個變送器會標定兩個溫度范圍,即正常操作的溫度范圍和溫度可補償的范圍。溫度變化影響著零點漂移和滿量程輸出,影響壓力傳感器的精度。為了消除溫度的影響,就需應用各種溫度補償技術。溫度范圍越寬,補償技術難度越大,且校準工作量越大,所能保證的全溫度范圍的精度便越低。為此應根據壓力傳感器所應用的實際溫度范圍和精度要求提出合理的要求。
6.電學要求
一般普通壓力傳感器的輸出為模擬信號,遠距離輸出信號電壓會衰減,應采用電流信號輸出。經壓力變送器將電流放大后可以輸出20mA以下的電流信號。這樣,價格就成倍增加。所以,選擇的輸出類型依賴于您的傳感器與系統控制或者顯示部件之間的距離,噪音,以及其他電氣干擾,還有是否需要放大,最佳放置放大器的位置等。
7.對壓力密封的要求
通常用的壓力密封是橡膠墊、環氧樹脂、聚四氟乙烯墊、錐孔配合、管螺紋配合及焊接等方式。所用的密封材料決定了壓力傳感器的工作溫度范圍。
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