壓力傳感器的選擇需要考慮到期用途、壓力量程、精度、溫度、電和機械要求等。
1.用途(tú)
由於結構不同,壓力傳感器(qì)可以分為測定***壓力(lì)、對大氣的相對壓力和差壓。針(zhēn)對不(bú)同用途(tú)應選用不同結構的壓力傳感器。
2.壓力量程範圍
壓力傳(chuán)感器的壓力適用範圍是分級的。這是因為壓力傳感器的彈性膜承受流體壓(yā)力有(yǒu)一個限度。通(tōng)常每個壓力傳感器都有20~300 %的過壓能力。因此,產品說(shuō)明書上的壓力zui大量程為耐(nài)壓極限的30~80 %, 量程選(xuǎn)擇過高則會造成浪費。
壓(yā)力量程的選用(yòng)應主要考慮三個方(fāng)麵的因素: 即傳感器的zui大過壓能力、精度與壓力量程的關係和傳感器的價格與壓力量程的關係。
對於傳(chuán)感器的zui大過壓能力(lì),傳感器承受靜壓力與動壓力情況有所不同。後者往往會出現遠高於靜壓力的衝擊壓力(lì)。如果選用的zui大工作壓力量程是指靜壓力的話,傳感器(qì)在承受動壓力(lì)時,應選用較大的過(guò)壓能力(lì),否則很容易使壓力傳感器受到破壞(huài)。
對於精度與壓力量程的關係。壓力傳感器(qì)的熱零點漂移和熱靈敏度漂移係數及(jí)非線性誤差是影響傳感器精度(dù)的重要指標。對不同壓力量程(chéng)的傳感(gǎn)器來說,靈敏度是不同的。低壓力量程傳(chuán)感器的靈(líng)敏度高(gāo)分辨率自然(rán)也高。
3.精 度
對使(shǐ)用者來說,往往希望壓力傳感器的精度越高越好。但是壓力傳感器達到(dào)高精度時,必然在製作過程中增(zēng)添了許多附加(jiā)工藝(yì)以及校(xiào)淮過程(chéng)和補償技(jì)術,相應成本提高了,當然其售價也隨之大(dà)幅度增加。因此應根據壓力傳感(gǎn)器(qì)實際應用(yòng)場合和要求,提出合(hé)理的(de)精度要求及相應的溫度範圍(wéi)。
4.電學要(yào)求
一般普通壓力傳感器的輸出為模擬信號,近(jìn)距離(lí)滿量(liàng)程輸出電(diàn)壓可達100 - 150mV ,輸出電流為0- 0101mA. 遠距離輸(shū)出信號(hào)電(diàn)壓便會衰減,應采用電流信號輸出。經(jīng)壓力(lì)變送器將電流放大(dà)後可以輸(shū)出20mA 以下的電流信號。這樣,價格就成倍(bèi)增加。另(lìng)外,隻有經過A/ D 和V/ F 變換後才能得到數字信號和頻(pín)率信號。
恒流源和恒壓源都是通常傳感(gǎn)器采用的兩種激勵源。兩種(zhǒng)激勵(lì)方法是有區別的,其(qí)作用不同。恒流源激勵有利於熱靈敏度漂移的補償作(zuò)用。因為橋臂電阻器的溫度係數(shù)為正(zhèng),而(ér)靈敏度溫度係數為負。恒流源激勵時的輸出信號電壓的溫度係數是(shì)兩者的代數和。而恒(héng)壓激勵不能直接提供靈敏度溫度補償效果。但用恒(héng)壓源激勵時可在(zài)橋外串接熱敏電(diàn)阻或二極管以補償熱靈敏度漂移。用(yòng)恒流源激勵時,這種靈敏度補償方法便不起作用。可見,恒壓源激勵和恒流源激(jī)勵相互之(zhī)間(jiān)不能隨意互換。
一(yī)般(bān)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精度。另外(wài),又可將壓力傳感器的激勵電源分為正比激勵和固定激勵。前者是將壓力傳器電橋(qiáo)直接接到電源上,當電源改變(biàn)時,壓力傳感器的靈敏度和零點都隨之發生變化。後者(zhě)內部有一個參照電壓,壓力傳感器電橋(qiáo)由參照電壓供電激勵。參考電壓是恒定的,與電源電壓無關。隻要電源電壓在一***電壓範圍內變化,參照電壓不變。因而傳感(gǎn)器(qì)的輸出(chū)不變,不受電源電壓的影響。
壓力傳感器可以用電池供電,但更普遍(biàn)的是采用直流穩壓電源(yuán)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(zhèng)比激勵時,靈敏度便逐漸減小。這就會造(zào)成讀數不準(zhǔn)。因此要采用補(bǔ)償辦法(例如壓(yā)力傳感(gǎn)器和A/ D 變(biàn)換器共用一個電池供電) ,或者使用低功(gōng)耗、小電流的壓力傳感器,長壽命電(diàn)池,或者測量壓力時接(jiē)上電源(yuán),測量完畢後,將電池關閉節省(shěng)電能。換上新電池後,壓力傳感(gǎn)器需要用壓力校驗台(tái)等計量校準設備重新校準標定。因為不同牌號的電池其電(diàn)動勢、內阻都存在一定的差異。壓力(lì)傳感器的電(diàn)橋激(jī)勵(lì)電壓的變化會造成靈敏度的改變。
5.作業方式
作(zuò)業方式也是需(xū)要考慮的重要問題。例(lì)如傳感器用於氣體壓力的測量與液體(tǐ)壓(yā)力的測量時情況便不同。氣體是可(kě)壓縮流體(tǐ),增奪時會貯存一定的(de)壓縮能,減壓時又以動能釋(shì)放出來,給傳感(gǎn)器彈性膜施加衝擊波。要求壓力傳感器有較大的過載能力。液體(tǐ)是不可壓縮流體,在壓力傳感器安裝(zhuāng)時,擰緊螺拴(shuān)又無可壓縮空間則可使液體壓力升高超過彈性膜的耐壓極限,導致彈(dàn)性膜(mó)破(pò)裂。由於這種情況屢屢發生,也要求壓力傳感器有較大的過壓能力。
壓(yā)力傳感器的(de)工作(zuò)環境惡(è)劣時,例如有大的振動、衝擊,大的電磁幹擾,對傳(chuán)感器提出更為嚴格的要求。不(bú)僅過壓能力強(qiáng),而且要求機械密封可靠,防鬆動,傳感器安裝正確。傳感(gǎn)器自身的引線、引腳以及(jí)外導線都應加以電磁屏(píng)蔽,並將屏蔽良(liáng)好接地。
此外,應考慮壓力傳感器與(yǔ)所測流體介質的相容性問題。例如傳感器的(de)彈性(xìng)膜結構應與腐蝕性介質相隔開,此時采有不鏽鋼波(bō)紋套傳感器,傳感器內用矽油作傳壓(yā)介(jiè)質。傳感器檢測易燃、易爆介質壓力時,使用小激勵電流,防止彈性膜破裂時產生火花、火星,並增加壓力傳感器外套的耐壓能力。
6.溫度
用半導體芯片(piàn)製備的壓(yā)力傳感器的特點(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(yí)。溫度明顯影響壓力傳感器的精度。為(wéi)了消除溫度的影響,就需應用(yòng)各(gè)種溫度補償技術。溫度範圍(wéi)越寬,補償技術難(nán)度越大(dà),且校準工作量越大,所能保證的全溫度範圍的(de)精(jīng)度便越低。為此應根據(jù)壓力傳感器所(suǒ)應用的實際溫度範圍和精度要求提出合理的要求。
一般將壓力傳感器的使用溫度範圍分為四類: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(tè)殊級,範圍為- 60 - 350 ℃。
壓(yā)力傳感器在室內應用時,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冷卻,選擇普通商業級用在- 10 ℃以下或60 ℃以(yǐ)上的環境中。選擇什麽溫度範圍還應考慮傳感器的電子(zǐ)學溫度特性和機械溫度特性。
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(fú)乙烯墊、錐孔配合、管螺(luó)紋配(pèi)合及焊接等方式。所用(yòng)的(de)密封材料決定了壓力傳感器的工作溫度範圍。
- 2023-09-20
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