Typy snímačů tlaku

Jednoduché samozavedení snímače tlaku

Jako snímač tlaku, jehož výstupem je standardní signál, je snímač tlaku přístroj, který přijímá proměnnou tlaku a úměrně ji převádí na standardní výstupní signál.Může převádět parametry fyzického tlaku plynu, kapaliny atd., které pociťuje snímač siloměru, na standardní elektrické signály (jako je 4-20mADC atd.), aby poskytoval sekundární nástroje, jako jsou indikace alarmů, záznamníky, regulátory atd. měření a indikace a regulace procesu.

Klasifikace snímačů tlaku

Obvykle jsou tlakové vysílače, o kterých mluvíme, rozděleny podle principu:
Kapacitní snímače tlaku, odporové snímače tlaku, indukční snímače tlaku, polovodičové snímače tlaku a piezoelektrické snímače tlaku pro vysokofrekvenční měření.Mezi nimi jsou nejpoužívanější odporové snímače tlaku.Kapacitní převodník tlaku přebírá převodník Rosemount 3051S jako zástupce špičkových produktů.

Převodníky tlaku lze rozdělit podle komponent citlivých na tlak na kovové, keramické, difuzní křemík, monokrystalický křemík, safír, naprašovaný film atd.

• Kovový snímač tlaku má nízkou přesnost, ale má malý vliv na teplotu a je vhodný pro oblasti s širokým teplotním rozsahem a nízkými požadavky na přesnost.
• Keramické snímače tlaku mají lepší přesnost, ale jsou více ovlivněny teplotou.Keramika má také výhodu v odolnosti proti nárazu a korozi, což lze využít v oblasti odezvy.
• Přesnost přenosu tlaku difúzního křemíku je velmi vysoká a teplotní drift je také velký, takže před použitím je obecně vyžadována teplotní kompenzace.Navíc ani po teplotní kompenzaci nelze měřit tlak nad 125°C.Při pokojové teplotě je však koeficient citlivosti difuzního křemíku 5krát vyšší než u keramiky, takže se obecně používá v oblasti vysoce přesného měření.
• Monokrystalový křemíkový snímač tlaku je nejpřesnějším snímačem v průmyslové praxi.Jedná se o vylepšenou verzi difuzního křemíku.Upgradována je samozřejmě i cena.V současné době je představitelem v oblasti tlaku monokrystalického křemíku japonská Yokogawa.
• Safírový snímač tlaku není citlivý na změny teploty a má dobré pracovní vlastnosti i při vysokých teplotách;safír má extrémně silnou radiační odolnost;žádný pn drift;může pracovat normálně za nejhorších pracovních podmínek a je spolehlivý Vysoký výkon, dobrá přesnost, minimální teplotní chyba a vysoké celkové náklady.
• Naprašovací tenkovrstvý tlakový snímač neobsahuje žádné lepidlo a vykazuje vyšší dlouhodobou stabilitu a spolehlivost než lepivý tenzometrický snímač;je méně ovlivněn teplotou: když se teplota změní o 100 ℃, nulový posun je pouze 0,5 %.Jeho teplotní výkon je mnohem lepší než u difúzního křemíkového tlakového senzoru;kromě toho může být v přímém kontaktu s obecnými korozivními médii.

Principy různých typů snímačů tlaku

• Princip kapacitního snímače tlaku.

Působí-li tlak přímo na povrch měřicí membrány, vytváří membrána malou deformaci.Vysoce přesný obvod na měřicí membráně transformuje tuto malou deformaci na vysoce lineární napětí úměrné tlaku a úměrné budícímu napětí.Signál a poté použijte vyhrazený čip k převodu tohoto napěťového signálu na průmyslový standardní proudový signál 4-20 mA nebo napěťový signál 1-5 V.

• Princip difuzního křemíkového snímače tlaku

Tlak měřeného média přímo působí na membránu senzoru (obvykle 316L membrána), což způsobí, že membrána vytvoří mikroposuv úměrný tlaku média, změní hodnotu odporu senzoru a detekuje ji pomocí Wheatstoneův obvod Tato změna a převod a výstup standardního měřicího signálu odpovídající tomuto tlaku.

• Princip monokrystalického křemíkového snímače tlaku

Piezorezistivní tlakové senzory jsou konstruovány pomocí piezorezistivního efektu monokrystalu křemíku.Jako elastický prvek je použit monokrystalický křemíkový plátek.Když se tlak změní, monokrystal křemíku vytváří deformaci, takže odpor proti deformaci přímo difundovaný na něj vytváří změnu úměrnou měřenému tlaku a poté je můstkovým obvodem získán odpovídající výstupní signál napětí.

• Princip keramického snímače tlaku

Tlak působí přímo na přední plochu keramické membrány a způsobuje mírnou deformaci membrány.Silnovrstvý rezistor je vytištěn na zadní straně keramické membrány a připojen k Wheatstoneovu můstku (uzavřený můstek) kvůli piezorezistivnímu efektu varistoru, Můstek generuje vysoce lineární napěťový signál úměrný tlaku a úměrný budícímu napětí .Obecně se používá pro měření tlaku vzduchových kompresorů, používá se více keramiky.

• Princip tenzometrického snímače tlaku

Nejčastěji používanými tenzometrickými snímači tlaku jsou kovové odporové tenzometry a polovodičové tenzometry.Kovový odporový tenzometr je druh citlivého zařízení, které převádí změnu napětí na zkušebním kusu na elektrický signál.Existují dva druhy tenzometru drátu a tenzometru z kovové fólie.Obvykle je tenzometr pevně spojen s matricí mechanické deformace pomocí speciálního lepidla.Když je matrice vystavena změně napětí, deformuje se také odporový tenzometr, takže se změní hodnota odporu tenzometru, takže se změní napětí aplikované na rezistor.Tenzometrické snímače tlaku jsou na trhu poměrně vzácné.

• Safírový vysílač tlaku

Safírový snímač tlaku využívá pracovní princip odporu proti tahu, využívá vysoce přesné komponenty citlivé na křemík-safír a převádí tlakový signál na standardní elektrický signál prostřednictvím vyhrazeného zesilovacího obvodu.

• Vysílač tlaku naprašovací fólie

Prvek citlivý na tlak naprašování je vyroben mikroelektronickou technologií a tvoří pevný a stabilní Wheatstoneův můstek na povrchu elastické membrány z nerezové oceli.Při působení tlaku měřeného média na elastickou nerezovou membránu vytváří Wheatstoneův můstek na druhé straně elektrický výstupní signál úměrný tlaku.Díky své dobré odolnosti proti nárazu se naprašované fólie často používají při příležitostech s častými tlakovými nárazy, jako jsou hydraulická zařízení.

Opatření pro výběr snímače tlaku

• Výběr hodnoty rozsahu tlaku vysílače:

Nejprve určete maximální hodnotu měřeného tlaku v systému.Obecně řečeno, musíte vybrat snímač s rozsahem tlaku, který je asi 1,5krát větší než maximální hodnota, nebo nechat normální rozsah tlaku na snímač tlaku.Běžnou metodou je také 1/3~2/3 normálního rozsahu.

• Jaké tlakové médium:

Viskózní kapaliny a bahno zablokují tlakové otvory.Zničí rozpouštědla nebo korozivní látky materiály v převodníku, které jsou v přímém kontaktu s těmito médii.
Materiál obecného snímače tlaku, který je v kontaktu s médiem, je nerezová ocel 316.Pokud médium není korozivní vůči nerezové oceli 316, pak jsou pro měření tlaku média vhodné v podstatě všechny snímače tlaku;
Pokud je médium korozivní pro nerezovou ocel 316, mělo by být použito chemické těsnění a mělo by být použito nepřímé měření.Pokud je k vedení tlaku použita kapilára naplněná silikonovým olejem, může to zabránit korozi snímače tlaku a prodloužit životnost snímače tlaku.

• Jakou přesnost vysílač potřebuje:

Přesnost je dána: nelinearitou, hysterezí, neopakovatelností, teplotou, stupnicí posunutí nuly a teplotou.Čím vyšší přesnost, tím vyšší cena.Obecně je přesnost difuzního křemíkového snímače tlaku 0,5 nebo 0,25 a kapacitního nebo monokrystalického křemíkového tlakového snímače má přesnost 0,1 nebo dokonce 0,075.

• Procesní připojení vysílače:

Obecně se snímače tlaku instalují na potrubí nebo nádrže.Malá část z nich je samozřejmě instalována a používána s průtokoměry.Obvykle existují tři způsoby instalace snímačů tlaku: závit, příruba a svorka.Před výběrem snímače tlaku je proto třeba zvážit také procesní připojení.Pokud je závitový, je nutné určit specifikaci závitu.U přírub je nutné vzít v úvahu specifikace přírub jmenovitého průměru.

Úvod do průmyslu tlakových vysílačů

Výzkumem a výrobou senzorů se zabývá asi 40 zemí po celém světě, z nichž Spojené státy, Japonsko a Německo jsou regiony s největším výkonem senzorů.Tyto tři země dohromady představují více než 50 % světového trhu senzorů.

V současné době je trh s tlakovými vysílači v mé zemi vyspělým trhem s vysokou koncentrací trhu.Dominantní postavení má však zahraničí reprezentované Emersonem, Yokogawou, Siemensem aj. Značkové produkty tvoří cca 70 % podílu na trhu a mají absolutní výhodu ve velkých a středních strojírenských projektech.

Je to kvůli následkům brzkého přijetí strategie „trhu s technologiemi“ v mé zemi, která velmi zasáhla státní podniky v mé zemi a byla kdysi ve stavu krachu, ale zároveň někteří výrobci zastupovali čínskými soukromými podniky, tiše se objevujte a sílte.Budoucí čínský trh s tlakovými vysílači je plný nových neznámých.