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压力传感器最常见的应用和原理分析

发布时间:2019-06-19 06:37

  压力传感器是最为常用的一种传感器,被广泛应用于各种工业自控环境,涉及水利水电、铁路交通、智能建筑、生产自控、航空航天、军工、石化、油井、电力、船舶、机床、管道等众多行业.下面就简单介绍一些常用压力传感器的应用。

  一个工业自动化系统通常分为三个部分:检测、控制、执行。工业设备作为自动化系统的控制对象,必须能与其它两个部分相兼容,提供压力传感器接口,使之成为一个完整的有机整体。无论是单机自动化或还是大型自动化装置,对于控制对象都应该保护,使之用途发挥到最大。

  我国的环保水处理行业, 近些年得到快速的发展,并且未来前景广阔。在供水和污水处理工艺中有赖于使用压力传感器为系统保护和质量保证提供重要控制和监测手段。

  其中压力传感器MSP300系列由于成本低,而被大批量的商业和工业应用树立了新的性能价格比典范。该传感器适合气体和液体压力测量,甚至包括污水、蒸汽、轻度腐蚀性液体和气体等。

  压力传感器MSP300将压力(一般指液体或气体的压力)转换为电信号输出,该压力电信号也可进而用于测量静态流体的液位,因此可用来测量液位。其中压力传感器的敏感组件主要有硅杯敏感元件、硅油、隔离膜片和导气管组成,被测介质压力P通过隔离膜片和硅油传递到硅杯元件的一侧,大气参考压po通过导气管作用到硅杯元件的另一侧,硅杯元件是一个底部加工得很薄 的杯形单晶硅片。杯底膜片在压力P和Po做用下产生位移极小的弹性变形,单晶硅是理想的弹性体,其变形与压力成严格的正比关系,而且复原性能又极好。

  在硅膜片上则用半导体扩散工艺形成的四个桥路电阻布置成方形,当硅膜片受到压力产生变形时,处于对角线上的二电阻受压应力,而另为二个电阻受张应力,由于扩散硅的压阻效应,使相对的二个电阻阻值增大,二另为二个电阻阻值减小。如果在A-A二端上加上电压,则C-D间就有一个P-Po差压成正比的电压信号输出。

  压力传感器是石化行业自动控制中使用最多的测量装置之一。在大型的化工项目中,几乎包含了所有压力传感器的应用:差压、绝压、表压、高压、微差压、高温、低温,以及各种材质及特殊加工的远传法兰式压力传感器。

  可见石化行业对压力传感器的需求主要集中在可靠性、稳定性和高精度3个方面。其中,可靠性和许多附加需求,如,量程比、总线类型等,依赖变送器的结构设计、机械加工工艺水平和结构材料。压力变送器的稳定性和高精度则主要由压力传感器的稳定性和测量精度保证。与压力变送器的测量精度相对应的是压力传感器的测量精度和响应速度,与压力变送器的稳定性相对应的是压力传感器的温度特性和静压特性以及长期稳定性。

  石化行业对压力传感器的需求就体现在测量精度、快速响应、温度特性和静压特性、长期稳定性4个方面。微压力传感器是采用半导体材料和MEMS工艺制造的新型压力传感器,具有精度高、灵敏度高、动态特性好、体积小、耐腐蚀、成本低等优点。纯单晶硅的材料疲劳小,采用这种材料制造的微压力传感器的长期稳定性好。同时,微压力传感器易于与微温度传感器集成,增加温度补偿精度,大幅提高传感器的温度特性和测量精度。如果将2个微压力传感器集成,又可以实现静压补偿,从而提高压力传感器的静压特性。如今,微压力传感器具有许多传统压力传感器不具备的优点,能够很好地满足石化行业对压力传感器的需求。

  石化行业的压力传感器举例:高精度,高稳定性,可靠性高的压力变送器U7100,U7100超稳系列压力传感器为要求严格的发动机和机动车辆应用树立了新的性能价格比典范,适合液体和气体压力测量,甚至包括污水,蒸汽和腐蚀性液体等介质。 U7100的压力腔由316L不锈钢加工而成,无O型圈,并且不直接接触测量介质,多种无泄漏压力接口可选。汽车级的压力变送器集成密封压力端口和电气接头,量程从0~15到150psi(10Bar),耐用性非常好。 传感器符合最新的重工业CE标准,包括浪涌保护,和16Vdc的正向和反向过电压保护。在石化行业能保证稳定性和准确度。



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