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淺談壓力傳感器的類型、操作理念、好處以及缺點(diǎn)
來源:上海自動(dòng)化儀表有限公司作者:發(fā)表時(shí)間:2019-04-19 13:16:45【小中大】
市場(chǎng)上有許多類型的電氣和機(jī)械傳感器,但所有壓力傳感器通過測(cè)量傳感器在受到壓力變化時(shí)的物理變化來推斷壓力。這種物理變化可以是電阻,電容或頻率。下面上海自動(dòng)化儀表有限公司的小編帶您回顧一下所有類型的工業(yè)壓力變送器使用的壓力傳感器,傳感器的解釋,優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。這不是一個(gè)完整的清單,但覆蓋了目前市場(chǎng)上90%的壓力變送器。
電容式壓力傳感器操作理念
電容式壓力傳感器基本上是由一個(gè)固定板和一個(gè)可移動(dòng)板形成的大電容器,該可移動(dòng)板連接到膜片的機(jī)械輸出(通過填充流體)。板之間是介電材料。傳感器還具有振蕩電路以激勵(lì)電容器和電容檢測(cè)器電路。
當(dāng)電容器充滿活力,過程隔膜上的壓力變化被液壓傳遞到可移動(dòng)板上,導(dǎo)致板之間的距離發(fā)生變化。距離的這種變化改變了板之間的電容。電容檢測(cè)器電路檢測(cè)電容的變化。傳感器中的電路的特征在于知道電容的Y變化等于X的壓力變化。這種傳感器的輸出信號(hào)很小且模擬。必須仔細(xì)設(shè)計(jì)電容檢測(cè)器電路,以消除雜散電容的影響。作為模擬信號(hào),A / D轉(zhuǎn)換器必須用于將信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字,以供發(fā)射器的處理電路使用。
好處
良好的低壓性能
良好的真空范圍性能
成熟的設(shè)計(jì)(使用50年以上)
缺點(diǎn)
電子復(fù)雜
僅測(cè)量一個(gè)過程變量
產(chǎn)生模擬輸出信號(hào)(需要A / D轉(zhuǎn)換器)
低信噪比
不能很好地處理過壓事件
沒有用于溫度
補(bǔ)償?shù)臏囟葌鞲衅鳎≧TD必須位于傳感器外部
它是一個(gè)無源傳感器
壓阻式壓力傳感器操作理念
上海自動(dòng)化儀表有限公司的壓阻式壓力傳感器該傳感器類型使用壓阻效應(yīng)來測(cè)量壓力。由1856年發(fā)現(xiàn),壓阻效應(yīng)表明半導(dǎo)體的電阻隨著機(jī)械應(yīng)力的變化而變化。這種機(jī)械應(yīng)力是由過程壓力變化引起的。在操作期間,過程隔膜處的壓力變化是液壓轉(zhuǎn)移的通過填充流體到傳感器膜片。傳感器中的電路的特征在于知道Y的電阻變化等于X的壓力變化。
盡管可以使用不同類型的半導(dǎo)體,但由于其優(yōu)異的性能,單晶硅是最廣泛使用的。這些傳感器使用四個(gè)壓敏電阻連接形成惠斯通電橋電路,以最大化傳感器的輸出并減少靈敏度誤差。此類傳感器的輸出信號(hào)是模擬信號(hào),因此必須使用A / D轉(zhuǎn)換器將信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字格式,以供發(fā)射器的處理電路使用。
好處
響應(yīng)時(shí)間長
易于制造
缺點(diǎn)
受高溫
負(fù)面影響
高靜壓負(fù)面影響
僅測(cè)量一個(gè)過程變量
產(chǎn)生模擬輸出信號(hào)(需要A / D轉(zhuǎn)換器)
不能很好地處理過壓事件
低信噪比
不有一個(gè)溫度傳感器用于溫度補(bǔ)償(RTD必須位于傳感器外部)
它是一個(gè)無源傳感器
硅諧振傳感器操作理念
硅諧振傳感器使用3D半導(dǎo)體微機(jī)械加工技術(shù)由單晶硅制造。兩個(gè)“H”形諧振器有圖案的在傳感器上,每個(gè)都以高頻輸出工作。當(dāng)施加壓力時(shí),橋同時(shí)受到應(yīng)力,一個(gè)處于壓縮狀態(tài),另一個(gè)處于拉伸狀態(tài)。諧振頻率的最終變化產(chǎn)生與施加的壓力成正比的高差分輸出(kHz)。這種簡(jiǎn)單的基于時(shí)間的功能由微處理器管理。微處理器可以直接從傳感器接收數(shù)字信號(hào),而無需通過A / D轉(zhuǎn)換器。這個(gè)提高了發(fā)射機(jī)的整體精度,因?yàn)殡m然很小,但在每個(gè)轉(zhuǎn)換階段都存在一定的誤差概率。在DP應(yīng)用中,微處理器也可以使用這兩個(gè)頻率來確定靜壓。因此,該傳感器可以使用單個(gè)傳感器測(cè)量兩種不同的過程屬性。
好處
非常穩(wěn)定的可重復(fù)輸出(消除滯后)
高精度輸出
全數(shù)字信號(hào)
極低溫度效應(yīng)
高信噪比
內(nèi)置于傳感器中的溫度傳感器
可預(yù)測(cè)
它是一個(gè)有源傳感器
缺點(diǎn)
制造成本相對(duì)較高
不能在核電站的“熱”側(cè)使用
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