壓力傳感器應(yīng)用及選用原則
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tctr852088 發(fā)布時(shí)間：2012-07-03 14:11:41
前言
壓力傳感器的種類繁多，其性能也有較大的差異，在實(shí)際生活中壓力傳感器應(yīng)用是十分廣泛的，根據(jù)具體的使用環(huán)境、條件和要求，選擇較為適用的經(jīng)濟(jì)、合理的壓力傳感器，可以起到事半功倍的效果。要了解不同領(lǐng)域壓力傳感器應(yīng)用的方向就必須先了解壓力傳感器的性能參數(shù)及其選擇原則。
壓力傳感器(壓力傳感器原理)是傳感器中最成熟傳感的技術(shù)，就市場(chǎng)銷售額來看，居傳感器之首，且每年增長(zhǎng)率達(dá)2%，具有廣闊的應(yīng)用前景.同技術(shù)性能的壓力傳感器應(yīng)用于不同不的測(cè)量需求己成為當(dāng)前壓力傳感器（壓力傳感器型號(hào)）發(fā)展和應(yīng)用的一個(gè)重要課題.
隨著現(xiàn)代測(cè)量和自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，市場(chǎng)上的壓力傳感器品種繁多，格及技術(shù)性能不一，格差別規(guī)價(jià)也很大.在使用者面前的問題是，選用怎樣的壓力傳感器才能滿足需要？這就涉及到傳感器的選用，其原則便是以最經(jīng)濟(jì)的價(jià)格買到滿足其用途、壓力量程、精度要求、溫度范圍、電和機(jī)械要求的壓力傳感器.傳感器裝到設(shè)備上后，運(yùn)行正常、穩(wěn)定，測(cè)量準(zhǔn)確.以下是壓力傳感器應(yīng)用到不同領(lǐng)域的選擇原則。
壓力傳感器應(yīng)用到不同領(lǐng)域的選擇原則
1用途.
由于結(jié)構(gòu)不同，壓力傳感器可以分為測(cè)定絕對(duì)壓力、大氣的相對(duì)壓力和差壓.定絕對(duì)壓力時(shí)，對(duì)測(cè)傳感器內(nèi)自身帶有真空參考?jí)?，所測(cè)壓力與大氣壓無關(guān)，是相對(duì)于真空的壓力.對(duì)大氣的相對(duì)壓力是以大氣壓力為參考?jí)海虼藗鞲衅鲝椥阅ひ粋?cè)始終與大氣是連通的.由于大氣壓力與離地面的高度、四季中大氣中水汽含量的變化以及不同地點(diǎn)和組成大氣的各種氣體的含量的變化有關(guān).因此，測(cè)得的相所對(duì)壓力便與上述因素有關(guān).外，可從傳感器彈性此還膜兩側(cè)分別導(dǎo)人流體壓力，樣能測(cè)定流體不同地這點(diǎn)或流體間的差壓.對(duì)不同用途應(yīng)選用不同結(jié)構(gòu)針的壓力傳感器.
2壓力量程范圍.
壓力傳感器的壓力適用范圍是分級(jí)的.這是因?yàn)閴毫鞲衅鞯膹椥阅こ惺芰黧w壓力有一個(gè)限度.就這是通常所說的耐壓極限，過此極限彈性膜便破裂超了.一般來說，一傳感器都有2每0—3O的過壓能0%力.因此，品說明書上的壓力最大量程為耐壓極限產(chǎn)的30.0—8%選用過高的壓力量程是不必要的.
壓力量程的選用應(yīng)主要考慮三個(gè)方面的因素：即傳感器的最大過壓能力、度與壓力量程的關(guān)系精和傳感器的價(jià)格與壓力量程的關(guān)系.
3精度
壓力傳感器可用作壓力計(jì)量元件或作敏感元件進(jìn)而進(jìn)行自動(dòng)控制.特別對(duì)前一用途，對(duì)它提出比較高的精度要求.由于用半導(dǎo)體芯片制成的壓力傳感器的精度受溫度的影響，因此應(yīng)注意傳感器的使用溫度范圍.
4電學(xué)要求.
恒流源和恒壓源都是通常傳感器采用的兩種激勵(lì)源. 兩種激勵(lì)方法是有區(qū)別的，作用不同.其恒流源激勵(lì)有利于熱靈敏度漂移的補(bǔ)償作用.因?yàn)闃虮垭娮杵鞯臏囟认禂?shù)為正，靈敏度溫度系而數(shù)為負(fù).流源激勵(lì)時(shí)的輸出信號(hào)電壓的溫度系數(shù)恒—是兩者的代數(shù)和.而恒壓激勵(lì)不能直接提供靈敏度溫度補(bǔ)償效果但用恒壓源激勵(lì)時(shí)可在橋外串接熱敏電阻或二極管以補(bǔ)償熱靈敏度漂移.用恒流源激勵(lì)時(shí)，這種靈敏度補(bǔ)償方法便不起作用.可見，壓恒源激勵(lì)和恒流源激勵(lì)相互之間不能隨意互換.
一般精度測(cè)量時(shí)用恒流源激勵(lì).恒壓源激勵(lì)時(shí)，測(cè)量的精度取決于恒壓源穩(wěn)壓器件的精度.另外，又可將壓力傳感器的激勵(lì)電源分為正比激勵(lì)和固定激勵(lì).者是將壓力傳器電橋直接接到前電源上，當(dāng)電源改變時(shí)，壓力傳感器的靈敏度和零點(diǎn)都隨之發(fā)生變化.后者內(nèi)部有一個(gè)參照電壓，壓力傳感器電橋由參照電壓供電激勵(lì).參考電壓是恒定的，與電源電壓無關(guān).要電源電壓在一指定電壓范圍只內(nèi)變化，照電壓不變.而傳感器的輸出不變，參因不受電源電壓的影響.
壓力傳感器可以用電池供電，但更普遍的是采用直流穩(wěn)壓電源技術(shù).電池供電時(shí)噪聲小，但隨電池使用，電電壓逐漸降低，供特別是當(dāng)傳感器用正比激勵(lì)時(shí)，靈敏度便逐漸減小.這就會(huì)造成讀數(shù)不準(zhǔn)。因此要采用補(bǔ)償辦法(例如壓力傳感器和AD變換器/共用一個(gè)電池供電)或者使用低功耗、電流的壓，小力傳感器，壽命電池，者測(cè)量壓力時(shí)接上電源，長(zhǎng)或測(cè)量完畢后，電池關(guān)閉節(jié)省電能.上新電池后，將換壓力傳感器需要重新校準(zhǔn)標(biāo)定.這是因?yàn)椴煌铺?hào)的電池其電動(dòng)勢(shì)、內(nèi)阻都存在一定的差異.壓力傳感器的電橋激勵(lì)電壓的變化會(huì)造成靈敏度的改變.
5作業(yè)方式
作業(yè)方式也是需要考慮的重要問題.例如傳感器用于氣體壓力的測(cè)量與液體壓力的測(cè)量時(shí)情況便不同.氣體是可壓縮流體，奪時(shí)會(huì)貯存一定的壓縮增般普通壓力傳感器的輸出為模擬信號(hào)，近距離滿量程輸出電壓可達(dá)10—1O0SmV，出電流為0輸00r..1A遠(yuǎn)距離輸出信號(hào)電壓便會(huì)衰減，采用n應(yīng)電流信號(hào)輸出.經(jīng)壓力變送器將電流放大后可以輸出2m0A以下的電流信號(hào).樣，這價(jià)格就成倍增加.另外，只有經(jīng)過AD和vF變換后才能得到數(shù)字信//號(hào)和頻率信號(hào).能，減壓時(shí)又以動(dòng)能釋放出來，給傳感器彈性膜施加沖擊波.要求壓力傳感器有較大的過載能力.液體是不可壓縮流體，壓力傳感器安裝時(shí)，緊螺拴又無在擰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(dǎo)致彈性膜破裂.由于這種情況屢屢發(fā)生，也要求壓力傳感器有較大的過壓能力.壓力傳感器的工作環(huán)境惡劣時(shí)，如有大的振例動(dòng)、沖擊，的電磁干擾，傳感器提出更為嚴(yán)格的大對(duì)要求.僅過壓能力強(qiáng)，不而且要求機(jī)械密封可靠，防松動(dòng)，傳感器安裝正確.傳感器自身的引線、引腳以及外導(dǎo)線都應(yīng)加以電磁屏蔽，并將屏蔽良好接地.此外，考慮壓力傳感器與所測(cè)流體介質(zhì)的相應(yīng)容性問題.例如傳感器的彈性膜結(jié)構(gòu)應(yīng)與腐蝕性介質(zhì)相隔開，時(shí)采有不銹鋼波紋套傳感器，感器內(nèi)此傳用硅油作傳壓介質(zhì).傳感器檢測(cè)易燃、易爆介質(zhì)壓力時(shí)，用小激勵(lì)電流，使防止彈性膜破裂時(shí)產(chǎn)生火花、火星，增加壓力傳感器外套的耐壓能力.
6對(duì)溫度的要求.
用半導(dǎo)體芯片制備的壓力傳感器的特點(diǎn)是受溫成的種類繁多的傳感器，都可稱為壓力傳感器.它們?cè)诠I(yè)、事和民用等各方面得到一定的應(yīng)用.軍壓電式壓力傳感器可用來測(cè)量壓力范圍為度的影響大，不僅存在熱零點(diǎn)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.了消除溫為度的影響，需應(yīng)用各種溫度補(bǔ)償技術(shù).度范圍越就溫寬.補(bǔ)償技術(shù)難度越大，且校準(zhǔn)工作量越大，能保所證的全溫度范圍的精度便越低.為此應(yīng)根據(jù)壓力傳感器所應(yīng)用的實(shí)際溫度范圍和精度要求提出合理的要求.
7對(duì)壓力密封的要求.
通常用的壓力密封是橡膠墊(或稱0型環(huán))環(huán)、氧樹脂、四氟乙烯墊、孔配合、螺紋配合及焊聚錐管接等方式.用的密封材料決定了壓力傳感器的工所作溫度范圍.
總結(jié)
隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，我國(guó)壓力傳感器應(yīng)用領(lǐng)域也在迅速擴(kuò)大，其傳感技術(shù)也在蓬勃發(fā)展。由于壓力傳感技術(shù)所涉及的技術(shù)廣泛，幾乎滲透到各個(gè)專業(yè)領(lǐng)域，因此，對(duì)壓力傳感器新理論的探討、技術(shù)與新方法的應(yīng)用、新材料和新工藝的研究將成為發(fā)展趨勢(shì)。本文主要介紹了壓力傳感器應(yīng)用到不同領(lǐng)域的幾大選用原則.
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