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壓力傳感器在選擇時必須考慮的內(nèi)部因素

時間:2022-09-24 點(diǎn)擊次數(shù):

選擇壓力傳感器時,必須考慮傳感器的內(nèi)部因素。

在工業(yè)制造項(xiàng)目中,我們經(jīng)常遇到許多問題,其中之一是我們應(yīng)該選擇哪種類型的傳感器、傳感器的屬性要求、尺寸和材料要求?讓我們準(zhǔn)確分析壓力傳感器在選擇時必須考慮的內(nèi)部因素:

用途:

1.壓力傳感器可分為絕對壓力、相對壓力和大氣壓差。當(dāng)測量絕對壓力時,傳感器本身具有與大氣壓力無關(guān)的真空參考壓力。大氣的相對壓力以大氣壓力為參考壓力,因此傳感器彈性膜的一側(cè)始終與大氣相連。由于大氣壓力與地面高度、四季蒸氣含量、不同位置和各種氣體含量有關(guān)。因此,測量的相對壓力與上述因素有關(guān)。此外,流體壓力可以從傳感器彈性膜的兩側(cè)引導(dǎo),以確定不同位置或流體之間的差異。

2.壓力范圍:

壓力傳感器的應(yīng)用范圍是分級的。這是因?yàn)閴毫鞲衅鞯膹椥阅な芰黧w壓力的限制。這通常被稱為耐壓極限。如果超過這個極限,彈性膜就會破裂。一般來說,每個傳感器的過壓能力為20%-300%。因此,產(chǎn)品手冊中最大的壓力范圍是耐壓范圍的330%-80%。

在選擇壓力量程時,應(yīng)考慮三個因素:

換句話說,傳感器的最大過壓能力和精度范圍以及價格和壓力范圍之間的關(guān)系。

在靜壓和動壓方面,傳感器的最大過壓能力差異很大。后者通常有沖擊壓力,甚至是沖擊波。沖擊壓力遠(yuǎn)高于靜壓。若選擇的最大工作壓力范圍為靜壓,則傳感器在承受動壓時應(yīng)選擇較大的過壓能力。否則,沖擊壓力容易達(dá)到極限耐壓性,損壞壓力傳感器。

精度與壓力范圍的關(guān)系。影響傳感器精度的重要指標(biāo)是熱零點(diǎn)漂移、熱靈敏度漂移系數(shù)和非線性誤差。對于同一壓力傳感器,熱靈敏度系數(shù)和非線性誤差隨工作壓力的增加而增加。因此,增加工作壓力有助于減少熱零點(diǎn)漂移,而不是熱靈敏度漂移和非線性誤差。當(dāng)熱零點(diǎn)漂移相對較大時,增加工作壓力范圍有助于提高壓力傳感器的精度。熱零點(diǎn)漂移相對較小,降低工作壓力范圍有利于提高精度。靈敏度因壓力范圍而異。傳感器在低壓范圍內(nèi)的靈敏度和高分辨率自然很高。

一般來說,013-1MPa的壓力傳感器比較便宜,011MPa以下或1MPa以上的壓力傳感器比較貴。在測量2-3kpa壓力時,可購買10-50kpa壓力傳感器。特別是當(dāng)用戶自行設(shè)計(jì)和選擇補(bǔ)償電路時,可以進(jìn)一步提高精度。這樣可以大大降低成本。一般來說,高質(zhì)量的壓力傳感器可以達(dá)到100MV/10V。若壓力范圍僅為一半,則相應(yīng)輸出僅為50MV/10V。因此,最大工作范圍應(yīng)盡可能接近產(chǎn)品手冊中規(guī)定的壓力傳感器范圍。

3.傳感器精度

壓力傳感器可自動控制壓力測量元件或敏感元件。特別是對于以前的使用,它提出了相對較高的精度要求。由于半導(dǎo)體芯片制成的壓力傳感器的精度受溫度影響,因此應(yīng)注意傳感器的溫度范圍。

靜態(tài)精度是指在特定溫度(室溫25℃)下應(yīng)達(dá)到的精度??煞譃樗念?010%-011%S為超高精度:001%-1%為高精度:1%-2%為普通精度;2%-2%-10%低精度。

全溫范圍精度是指壓力傳感器在整個使用溫度范圍內(nèi)應(yīng)達(dá)到的精度。

對于用戶來說,他們通常希望壓力傳感器的精度越高越好。然而,當(dāng)壓力傳感器達(dá)到高精度時,必須在生產(chǎn)過程中增加大量的額外技術(shù)、學(xué)校復(fù)合技術(shù)和補(bǔ)償技術(shù),并增加相應(yīng)的成本。當(dāng)然,它的價格也大大提高了。因此,應(yīng)根據(jù)壓力傳感器的實(shí)際應(yīng)用和要求,提出合理的精度要求和相應(yīng)的溫度范圍。

4.電壓要求:

一般來說,普通壓力傳感器的輸出為模擬信號,近距離全輸出電壓可達(dá)100-150MV,輸出電流可達(dá)0-0101ma。遠(yuǎn)程輸出信號的電壓會下降,應(yīng)使用電流信號輸出。壓力變送器放大電流后,可輸出低于20ma的電流信號。此外,數(shù)字信號和頻率信號只能在A/D和V/F轉(zhuǎn)換后獲得。恒流源和恒壓源是傳感器常用的兩種激勵源。這兩種激勵方式是不同的。激勵恒流源有利于補(bǔ)償熱敏漂移。

由于橋臂電阻的溫度系數(shù)為正,而靈敏度溫度系數(shù)為負(fù)。輸出信號電壓的溫度系數(shù)是兩者的代數(shù)和代數(shù)。恒壓激勵不能直接提供敏感溫度補(bǔ)償。然而,當(dāng)使用恒壓源激勵時,熱敏電阻或二極管可以連接到橋外,以補(bǔ)償熱敏漂移。使用恒流源激勵時,這種靈敏度補(bǔ)償方法不起作用。不能隨意交換恒壓源激勵和恒流源激勵。精度測量通常采用恒流源激勵。在恒壓源激勵過程中,測量精度取決于恒壓源穩(wěn)壓裝置的精度。

可分為比例激勵和固定激勵。前者是直接連接到電源的壓力傳感器電橋。當(dāng)電源發(fā)生變化時,壓力傳感器的靈敏度和零點(diǎn)發(fā)生變化。后者有參考電壓和參考電壓激勵壓力傳感器橋。參考電壓恒定,與電源電壓無關(guān)。只要指定電壓范圍內(nèi)的電源電壓發(fā)生變化,參考電壓保持不變。因此,傳感器的輸出保持不變,不受電源電壓的影響。

壓力傳感器可以通過電池供電,但直流電壓穩(wěn)定供電技術(shù)更為常見。電池供電時噪音較低,但隨著電池的使用,電源電壓逐漸降低,特別是當(dāng)傳感器受到比例激勵時。這將導(dǎo)致讀數(shù)不準(zhǔn)確。因此,在測量壓力時,應(yīng)采用補(bǔ)償法(如壓力傳感器和A/D轉(zhuǎn)換器共用電池)或低功耗、小電流、長壽命電池或連接電源。測量后,關(guān)閉電池以節(jié)省電能。更換新電池后,需要重新校準(zhǔn)壓力傳感器。這是因?yàn)椴煌放频碾姵赜胁煌碾娢缓蛢?nèi)阻。橋梁激勵電壓的變化會導(dǎo)致靈敏度的變化。

5.壓力密封要求:

橡膠墊(或O環(huán))、環(huán)氧樹脂、聚四氟乙烯墊、錐孔、管螺紋及焊接常用壓力密封材料。壓力傳感器的工作溫度范圍由密封材料決定。


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