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技術(shù)文章

壓力變送器工作原理

閱讀:3406          發(fā)布時間:2018-8-13
  壓力傳感器(變送器)工作原理及特點:
 
  壓阻式變送器采用壓阻式敏感芯體,體積小巧,靈敏度高,穩(wěn)定性好,其特點主要體現(xiàn)在其敏感芯體上。顧名思義,壓阻式變送器其原理是敏感芯體受壓后產(chǎn)生電阻變化,再通過放大電路將電阻的變化轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)信號輸出。
 
  目前壓阻式芯體通用的有三類
 
  應(yīng)變原理:
 
  結(jié)構(gòu): 將壓敏電阻以惠司通電橋形式與應(yīng)變材料(通常為  不銹鋼)結(jié)合在一起
 
  特點: 過載能力、抗沖擊壓力強(qiáng) 、靈敏度較低 ,適合于測量500kpa 以上的高量程范圍,zui高可達(dá)500Mpa
 
  強(qiáng)度高,耐振動,不易損壞
 
  溫度漂移小
 
  高量程(1Mpa 以上)線性很好,精度高
 
  硬性膜片結(jié)構(gòu),適合測量與應(yīng)變材料兼容的各類介質(zhì)
 
  陶瓷壓阻原理:
 
  結(jié)構(gòu):將壓敏電阻以惠司通電橋形式與陶瓷燒結(jié)在一起
 
  特點:過載能力較應(yīng)變原理較低,抗沖擊壓力較差
 
  靈敏度較高,適合于測量50kpa 以上的高量程范圍,zui高量程40Mpa
 
  耐腐蝕,溫度范圍較寬
 
  擴(kuò)散硅硅原理
 
  結(jié)構(gòu):在硅片上注入粒子形成惠司通電橋形式的壓敏電阻。
 
  特點:靈敏度很高,精度高,適合于測量1kpa~40Mpa 的范圍,
 
  過壓能力較強(qiáng)抗沖擊壓力較好
 
  溫度漂移較大
 
  分為帶隔離膜片和非隔離膜片2 類,非隔離膜片只能測干凈 的氣體,隔離膜片為軟性膜片,不適合測量粘稠的介質(zhì)。
 
  總體來說,壓阻式變送器的特點是體積小巧,精度和穩(wěn)定性較好,溫度漂移可以通過電路補(bǔ)償(或傳感器內(nèi)置補(bǔ)償)減小到很小的程度,主要弊端是壓力過載能力一般只有三倍量程,對于量程遷移不太方便,一般變送器量程需要根據(jù)測量范圍的不同選型。
 
  詳細(xì)比較請見以下表格
 
  主要參數(shù) 應(yīng)變式 陶瓷壓阻 擴(kuò)散硅
 
  量程范圍
 
  zui小:0-500kpa 、zui大:0-500Mpa、 zui小:0-50kpa、 zui大:0-40Mpa 、zui小:0-1kpa、 zui大:0-40Mpa、精度 zui高:0.25%FS 、一般:0.5%FS 、zui高:0.25%FS 一般:0.5%FS 、zui高:0.1%FS、 一般:0.25%FS
 
  過載能力  2 倍 2 倍 3 倍
 
  穩(wěn)定性 zui大0.2~0.5%FS@ 1 年 zui大0.2~0.5%FS@ 1 年 zui大0.1~0.5%FS@ 1 年
 
  使用溫度范圍: -20~120 度 -40~125 度 -40~125 度
 
  補(bǔ)償溫度范圍: 0~60 度 0~60 度     0~50 度     0~80 度    -20~85 度
 
  壓力傳感器與壓力變送器的區(qū)別
 
  壓力變送器精度是否越高越好?
 
  答案:是否定的 ,要正確選擇您所需的精度,才能以zui低的成本滿足客戶的要求 通常,壓力變送器為信號源,所以儀表精度(或者采集卡精度)一定要高于變送器本身精度才有意義。
 
  如何選擇壓力變送器? 1. 確定測量介質(zhì)
 
  看測量介質(zhì)的腐蝕程度,根據(jù)腐蝕程度的大小選擇相應(yīng)的變送器,一般來說非強(qiáng)酸強(qiáng)堿均可以使用以不銹鋼為隔離單元的變送器,否則只能選擇專為防腐蝕設(shè)計的鈦合金等特制變送器。其次還需看測量介質(zhì)是否粘稠度,干凈程度,如果很粘稠(比如流動很遲緩)就需要選擇硬性隔離單元的變送器型號系列 隔離單元類型
 
  PT110/PT110S/PT210 硬性、316 不銹鋼   、YSZK310 硬性陶瓷 、YS31/32/33 彈性316 不銹鋼
 
  2.確定測量范圍和測量方式
 
  一般選擇測量范圍時要考慮 實際測量范圍,過壓測量范圍,選擇量程以zui大測量范圍為
 
  準(zhǔn),同時考慮過壓測量范圍的大小。
 
  另外需要選擇正確的測量方式,如果測量差壓必須選擇差壓變送器 型號系列 測量范圍 過壓范圍 測量方式 PT110/PT110S/PT210    zui小 0~0.5MPa、 zui大 0~500MPa 、2 倍量程(量程<10Mpa)、1.5 倍量程(量程>10Mpa)
 
  表壓 YSZK310
 
  zui小 0~50KPa 、zui大 0~40MPa 、2 倍量程(量程<10Mpa) 、1.5 倍量程(量程>10Mpa)
 
  表壓/絕壓 YS31/32/33
 
  zui小 0~1KPa、zui大 0~160MPa 、6 倍量程 (量程<20KPa)、 0.2MPa (量程20~100kpa)、2 倍量程 (量程> 100kpa)
 
  表壓/差壓/絕壓
 
  3. 確定精度范圍,補(bǔ)償溫度范圍,使用溫度范圍。
 
  根據(jù)您需要測量的zui低精度,一般選擇略高于所要求zui低精度的產(chǎn)品。同時選擇時還需考慮*穩(wěn)定性指標(biāo)
 
  所謂使用溫度范圍即正常工作時測量介質(zhì)的溫度范圍,使用溫度范圍即使用過程可能出現(xiàn)的zui大溫度范圍,一般選擇時略大于要求的溫度范圍型號系列 補(bǔ)償溫度范圍 使用溫度范圍 精度 PT110
 
  PT110S
 
  PT210
 
  0~60℃ -20~120℃
 
  0.5%FS~1%FS
 
  0.5%FS
 
  0.25%FS~0.5%FS
 
  YSZK310 0~70℃ -40~120℃ 0.5%FS
 
  YS31/32/33 -20-80℃ -20~120℃ 0.1%FS, 0.2%FS, 0.25%FS, 0.5%FS
 
  4. 確定壓力接口,電氣接口,機(jī)械尺寸等
 
  5. 確定是否需要防爆,需要防電磁干擾,以及外殼防水的環(huán)境指標(biāo)
 
  壓力變送器在壓縮機(jī)行業(yè)的應(yīng)用
 
  1. 壓力變送器介紹
 
  壓力變送器也叫壓力傳送器,用于檢測流體的壓力(實際上是壓強(qiáng)),并且可以進(jìn)行遠(yuǎn)程信號傳送,信號傳送到二次儀表或者計算機(jī)后進(jìn)行壓力控制或者監(jiān)測的一種自動化控制前端元件,在工業(yè)控制領(lǐng)域有著非常廣泛的應(yīng)用。
 
  目前國內(nèi)在小型自動化控制方面應(yīng)用的壓力變送器一般基于壓阻式原理,簡單的說即壓敏電阻受壓后產(chǎn)生電阻變化,通過放大器放大并采用標(biāo)準(zhǔn)壓力標(biāo)定,即可進(jìn)行壓力檢測。壓力變送器的性能主要取決于壓敏元件(即壓敏電阻),放大電路,以及生產(chǎn)中的標(biāo)定和老化工藝。
 
  2. 國內(nèi)壓縮機(jī)行業(yè)在壓力控制技術(shù)方面的現(xiàn)狀
 
  目前國內(nèi)小型壓縮機(jī)一般采用低成本的壓力開關(guān)進(jìn)行簡單的壓力控制,其主要特點是成本低廉。壓力開關(guān)又有機(jī)械式和電子式兩種,一般只有一個或者幾個開關(guān)點,對于機(jī)械式的壓力開關(guān),當(dāng)需要調(diào)整壓力開關(guān)點時需要手工調(diào)整壓力開關(guān)。國內(nèi)的大型壓縮機(jī)和螺桿壓縮機(jī)大部分都采用了壓力變送器,一般使用的延續(xù)著原裝壓縮機(jī)配備的進(jìn)口壓力變送器,如丹佛斯,HONEYWELL 等品牌。
 
  3. 使用壓力變送器進(jìn)行壓力控制的優(yōu)點。
 
  實現(xiàn)多點控制,設(shè)置方便 使用壓力變送器,檢測出的壓力信號是連續(xù)信號,因此可以任意的設(shè)置壓,而且設(shè)置很方便,不許調(diào)整壓力變送器,只需對電控部分進(jìn)行設(shè)定  實現(xiàn)壓縮機(jī)運行控制,延長壓縮機(jī)壽命使用壓力變送器之后,可實現(xiàn)的壓縮機(jī)運行控制,讓壓縮機(jī)運行更平穩(wěn),同時如果應(yīng)用變頻技術(shù),可以讓壓縮機(jī)啟動次數(shù)大幅度減少,延長了壽命,而且更節(jié)能。 提供控制精度,元件可靠性更好 由于壓力變送器的檢測精度相對于壓力開關(guān)高出數(shù)倍,因此控制精度相應(yīng)的得到了提高;同時壓力變送器采用的敏感元件為非機(jī)械結(jié)構(gòu),所以基本上不需維護(hù),損壞率極低。
 
  產(chǎn)品應(yīng)用表格
 
  行業(yè) *型號 特點
 
  螺桿壓縮機(jī) PT110S 低成本,高可靠性    精度0.5%FS~1 %FS   大型空壓機(jī)系統(tǒng) PT110S,PT210
 
  如何避免液位變送器被雷電擊穿?
 
  液位變送器通常安裝在野外,沒有保護(hù)措施,在雷電多的地方,很容易被擊穿,可以采取以下方法將避免此種損失。
 
  1. 選擇防雷擊的變送器,這里的“防雷擊”,并非是雷擊后變送器會安然無恙,而是此種變送器已經(jīng)做了防雷擊保護(hù)電路,當(dāng)雷擊發(fā)生時,保護(hù)電路將變送器電路及傳感器保護(hù)避免全部擊穿,花費較小的成本修理后仍能使用。不過即便有此電路,也不能 100%的起到保護(hù)作用,只能降低可能性。
 
  2. 選擇安裝在附近已經(jīng)有避雷裝置的地方
 
  3.對于明顯的多雷區(qū)采取專門的避雷措施。

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