壓力傳感器的選擇需要考慮到期(qī)用途、壓力量程、精度、溫度、電和機械要求等。
1.用途
由於結構不同,壓力傳感器可以分為測定***壓力、對大氣的相對壓力(lì)和差壓。針對不(bú)同用途應選用不同結構的(de)壓力傳感器。
2.壓力量程(chéng)範圍(wéi)
壓力傳感器的壓(yā)力適用範圍(wéi)是分級的。這是因為壓力傳感器的彈性膜(mó)承受(shòu)流體壓力有(yǒu)一個限(xiàn)度。通常每個壓力傳感器都有20~300 %的過壓能力(lì)。因此,產品說明書上的壓力zui大量程為耐壓極限的30~80 %, 量程(chéng)選擇過高(gāo)則(zé)會造成浪費。
壓力量程的選用應主要考慮三個方麵的因素: 即傳感器的zui大過壓能力(lì)、精度與壓力量程的關係和(hé)傳感器的價格(gé)與壓力量程的(de)關(guān)係。
對於傳感器的zui大過(guò)壓能力,傳(chuán)感器承受靜壓力與動壓力情況有所不同。後者往往(wǎng)會出現(xiàn)遠高於靜壓力(lì)的衝擊壓力。如果選用的zui大工作壓力量程是指靜壓力的話,傳感(gǎn)器在承受動壓力時,應選用較大的過壓能(néng)力,否則很容易使壓力傳感器受到破壞。
對於精度與壓力量程的關係。壓力傳(chuán)感器的熱零點漂移和熱(rè)靈敏度漂移係數及(jí)非線性誤差是影響(xiǎng)傳感器精度的重要指標。對不同壓力量程的傳感器來說,靈敏度是不同的。低壓力量程(chéng)傳感器的靈敏度高分辨率自然也高。
3.精 度
對使用者(zhě)來說,往往(wǎng)希望壓力傳感器的精度越高越好。但是壓(yā)力傳(chuán)感器達到(dào)高精度時,必然在製作過程中增添了許多附加工藝以及校(xiào)淮過程和補償(cháng)技術,相應成(chéng)本提高了,當然(rán)其售價也隨之大幅度增加。因此應根據壓力傳感器實際應用場(chǎng)合和(hé)要求,提出合(hé)理的精度要(yào)求及相應的溫度範圍。
4.電學要求
一般普通壓力傳感器的輸出為模擬信(xìn)號,近距離滿量程(chéng)輸出電壓可達100 - 150mV ,輸出電流為0- 0101mA. 遠距離輸出信號電壓便會衰減,應采用電流信號輸出。經壓力變送器將電流放大後可以輸出20mA 以下的電流信號。這(zhè)樣,價(jià)格就成倍增加。另外(wài),隻有經過A/ D 和V/ F 變換後才能得到數字信號和頻率信號。
恒流(liú)源和恒壓源都是(shì)通常傳感器采用的兩種激(jī)勵源。兩種(zhǒng)激勵方法是有區別的,其作用不同。恒流源激勵有利於熱靈敏度漂移的補償作用。因為橋臂電阻器的溫度係(xì)數為正,而靈敏度溫度係數為負。恒流(liú)源激勵時的輸出信號電壓的溫(wēn)度係數是兩者的代(dài)數(shù)和。而恒壓激勵不能直接提供靈(líng)敏度溫度補償效果。但用恒壓源(yuán)激(jī)勵時可在橋外串接熱敏電阻或二極管以補償熱靈(líng)敏度漂移(yí)。用恒流源激勵時,這種靈敏度補償方(fāng)法便不起作用(yòng)。可見,恒壓源激勵和恒流源(yuán)激勵相互之間不能隨意互換。
一般精度測量時用恒流源激勵。恒壓源激勵時,測量的精度取決於恒壓源穩壓器件的(de)精度。另外,又可將壓力傳感器的激勵電源分為正比激勵和固定激勵。前者是將壓力(lì)傳(chuán)器電橋直接接到電源上(shàng),當電源改變時(shí),壓力傳感器的靈敏度和零點都隨之發生變化。後者內部有一個參照電壓,壓力傳感器電橋由(yóu)參照電壓供電激勵。參考電壓是恒(héng)定的,與電源電壓無關。隻要電源電壓在一***電壓範(fàn)圍內變(biàn)化,參照電壓不變。因而傳感器的輸出不變,不受電源電壓的影響。
壓力傳(chuán)感器可以用電池供電,但更普(pǔ)遍的是采(cǎi)用直流穩壓電(diàn)源技術。電池供電時噪聲小,但隨電池使用,供電電壓逐漸降低,特別是當傳感器用正比激(jī)勵時,靈敏度便逐漸減小。這就會造成讀數不準。因此要采用(yòng)補償(cháng)辦法(例如壓力傳感器和A/ D 變換器共用一個電池供電) ,或(huò)者使用低功耗、小電流的壓力傳感器,長壽命電(diàn)池,或者測量壓力時接上(shàng)電源,測量完畢(bì)後,將電池關閉節省電(diàn)能。換上新電池後,壓力傳感(gǎn)器需要用壓力校驗台等計(jì)量校準設備重新校準標定。因(yīn)為不同牌號的電池其(qí)電動勢、內阻都存在一定的差(chà)異。壓(yā)力傳感器(qì)的電橋激勵電壓的變化會造成靈敏度的(de)改變。
5.作業方式
作業方式也是需要考慮的重要問題。例如傳感器(qì)用於氣體壓力的(de)測量與液體壓力的測量時情況(kuàng)便不同。氣體是可壓縮流體,增奪時會貯存一(yī)定的壓縮能,減壓時又(yòu)以動能釋放出(chū)來,給傳感器彈性膜施加衝(chōng)擊波。要求壓力傳感器有較(jiào)大的過載(zǎi)能力(lì)。液體(tǐ)是不可壓(yā)縮流體,在壓力傳感器安裝時,擰緊螺拴又無可壓縮空間則可使液體壓力升高(gāo)超過彈性膜的耐壓極限,導致(zhì)彈性膜破裂。由於這種情況屢屢發生,也要求壓力傳感器有(yǒu)較大(dà)的過(guò)壓能力。
壓力傳感器(qì)的工作環境惡劣時,例如有大的振(zhèn)動、衝擊,大的電磁幹擾(rǎo),對傳感器提出更為嚴(yán)格(gé)的要求。不僅過壓能(néng)力強,而且(qiě)要求機械密封可靠(kào),防鬆動,傳感器安裝正(zhèng)確。傳感器自身的引線、引腳以及外導線都應加以電磁屏蔽(bì),並將屏蔽良好(hǎo)接(jiē)地。
此外,應考(kǎo)慮壓力(lì)傳感器與(yǔ)所測流體介質的相容性(xìng)問題(tí)。例如傳感器的(de)彈性膜(mó)結構應與腐蝕性介質相隔開,此時采有不鏽鋼(gāng)波紋套傳感器,傳感器內用矽油(yóu)作傳(chuán)壓介質(zhì)。傳感器檢測易燃、易爆介質壓力時,使用小激勵電流(liú),防止(zhǐ)彈性膜破(pò)裂時產生火花、火星,並增加壓力傳感器外套的耐壓能力。
6.溫度
用半導(dǎo)體芯片(piàn)製備(bèi)的壓力傳感器(qì)的特點(diǎn)是受溫度的影響大,不僅存在熱零點漂移還存在熱靈敏度漂移。溫度明顯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。溫度範圍越寬,補償技術難度越大,且校準(zhǔn)工作量越大,所能保證的(de)全溫度範圍的精度便越低。為此應根據壓力傳感器所應用的實際溫度範圍和精度要求提出合理的(de)要求。
一般將壓力傳感器的使用溫度(dù)範圍分為四類:普通商業級,範圍為- 10 - 60 ℃;工業級,範圍為-25 - 80 ℃;***級,範圍為- 55 - 125 ℃;特殊級,範圍為- 60 - 350 ℃。
壓力傳感器(qì)在室(shì)內應用時,可選擇商業級;有室外應用時可選擇工業級。也可以采取措施使傳感器與環境熱隔離或進行加熱或(huò)冷(lěng)卻,選擇普通商(shāng)業級用在- 10 ℃以下或60 ℃以上的環境中(zhōng)。選(xuǎn)擇什麽溫度範圍(wéi)還應考慮傳感器的(de)電子學溫度特性和機(jī)械溫度特性。
7.對壓力密(mì)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(jiē)等方式。所用的密封材料決定了壓力傳感器(qì)的工作溫度範圍。
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