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美國壓力傳感器的選用原則

 

 

     隨著現代自動化技術的發展,目前市場上壓力傳感器種類越來越多,其規格、性能、價格差異很大。那么選用怎樣的壓力傳感才能滿足需要? 這就涉及到傳感器的選用。選用的原則便是以最經濟的價格買到滿足其用途、壓力量程、溫度范圍、精度要求滿足的美國壓力傳感器。

1.用途方面

     根據結構不同,壓力傳感器可以分為測定絕對壓力、對大氣的相對壓力和差壓。測定絕對壓力時,傳感器內自身帶有真空參考壓,所測壓力是相對于真空的壓力。對大氣的相對壓力是以大氣壓力為參考壓,因此傳感器彈性膜一側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和組成大氣的各種氣體的含量的變化有關。因此,所測得的相對壓力便與上述因素有關。此外,還可從傳感器彈性膜兩側分別導人流體壓力,這樣能測定流體不同地點或流體間的差壓。針對不同用途應選用不同結構的壓力傳感器。

2.精度方面

     由于用半導體芯片制成的壓力傳感器的精度受溫度的影響,因此應注意傳感器的使用溫度范圍。

     靜態精度是指某一特定溫度(室溫25 ℃) 下應達到的精度。可以分為四檔:0101 - 011 %FS 為超高精度:011 - 1 %FS 為高精度:1 - 2 %FS 為普通精度;2 - 10 %FS 為低精度。

     全溫度范圍精度是指壓力傳感器在整個使用溫度范圍內都應達到的精度。同樣可以分為四檔:

0101 - 011 %FS;011 - 1 %FS;1 - 2%FS;2 - 10 %FS. 靜態精度達到011 - 1 %FS ,也許全溫度范圍精度只夠1 - 2 %FS ,甚至只夠2 - 10 %FS.

     壓力傳感器達到高精度時,必然在制作過程中增添了許多附加工藝以及校淮過程和補償技術,相應成本提高了,當然其售價也隨之增加。因此應根據壓力傳感器實際應用場合和要求,提出合理的精度要求及相應的溫度范圍。

     一般普通壓力傳感器的輸出為模擬信號,近距離滿量程輸出電壓可達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后可以輸出20mA 以下的電流信號。這樣,價格就成倍增加。

    另外,得到數字信號和頻率信號需要經過A/ D 和V/ F 變換。通常傳感器采用的兩種激勵源是恒流源和恒壓源。

    恒流源激勵有利于熱靈敏度漂移的補償作用。因為橋臂電阻器的溫度系數為正,而靈敏度溫度系數為負。恒流源激勵時的輸出信號電壓的溫度系數是兩者的代數和。

    而恒壓激勵不能直接提供靈敏度溫度補償效果。但用恒壓源激勵時可在橋外串接熱敏電阻或二極管以補償熱靈敏度漂移。用恒流源激勵時,這種靈敏度補償方法便不起作用。因此,不能隨意互換恒壓源激勵和恒流源激勵。

    一般精度測量時用恒流源激勵。恒壓源激勵時,測量的精度取決于恒壓源穩壓器件的精度。

3.壓力量程范圍方面

    壓力傳感器的壓力適用范圍是分級的。因為壓力傳感器的彈性膜承受流體壓力有個耐壓極限,超過該極限彈性膜便破裂了。一般來說,每一傳感器都有20 - 300 %的過壓能力。因此,產品說明書上的壓力最大量程為耐壓極限的30 - 80 %. 選用過高的壓力量程是不必要的。

    壓力量程的選用應主要考慮三個方面的因素: 即傳感器的最大過壓能力、精度與壓力量程的關系和傳感器的價格與壓力量程的關系。

    對于傳感器的最大過壓能力,傳感器承受靜壓力與動壓力情況下是有很大區別的。后者往往會出現沖擊壓力,甚至沖擊波。沖擊壓力遠高于靜壓力。因此傳感器在承受動壓力時,應選用較大的過壓能力。否則沖擊壓力很容易達到極限耐壓,使壓力傳感器受到破壞。

    對于精度與壓力量程的關系。壓力傳感器的熱零點漂移和熱靈敏度漂移系數及非線性誤差是影響傳感器精度的重要指標。對同一壓力傳感器來說,熱零點漂移系數隨工作壓力增加而減小,而熱靈敏度系數和非線性誤差隨工作壓力增加而增加。因此,工作壓力增加有利于減小熱零點漂移,而不利于熱靈敏度漂移和非線性誤差。熱零點漂移比較大時,提高工作壓力量程有利于提高壓力傳感器的精度。熱零點漂移比較小時,減小工作壓力量程有利于提高精度。對不同壓力量程的傳感器來說,靈敏度是不同的。低壓力量程傳感器的靈敏度高分辨率自然也高。

     對于傳感器的價格與壓力量程的關系,一般來說,013 - 1MPa的壓力傳感器的價格較便宜,011MPa以下或1MPa 以上的壓力傳感器價格比較貴。測定2- 3kPa 壓力時可選購10 - 50kPa 的壓力傳感器。特別是使用者自己設計和選用補償電路時,能使精度進一步提高。這樣可以使成本大幅度降低。一般而言,質量好的壓力傳感器,滿量程輸出都可以達到100mV/ 10V. 如果只用一半的壓力量程,則對應的輸出便只有50mV/ 10V. 因此最大工作量程應盡可能接近產品說明書上所標明的該壓力傳感器的量程級。

4.對溫度的要求

     用半導體芯片制備的壓力傳感器的特點是受溫度的影響大,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。溫度范圍越寬,補償技術難度越大,且校準工作量越大,所能保證的全溫度范圍的精度便越低。為此應根據壓力傳感器所應用的實際溫度范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范圍分為四類:

     普通商業級,范圍為- 10 - 60 ℃;工業級,范圍為-25 - 80 ℃;軍事級,范圍為- 55 - 125 ℃;特殊級,范圍為- 60 - 350 ℃。

     壓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 ℃以上的環境中。選擇什么溫度范圍還應考慮傳感器的電子學溫度特性和機械溫度特性。

 

 

 

 

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