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    1. 壓力傳感器廠家

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      壓力傳感器的常用知識和實用分類


      發布日期:[2018-08-06]    作者:昊明壓力傳感器廠家


       壓力傳感器以機械結構型的器件為主,以彈性元件的形變指示壓力,但這種結構尺寸大、質量重,不能提供電學輸出。隨著半導體技術的發展,半導體壓力傳感器也應運而生。其特點是體積小、質量輕、準確度高、溫度特性好。特別是隨著MEMS技術的發展,半導體傳感器向著微型化發展,而且其功耗小、可靠性高。

      半導體壓電阻型
      半導體壓電阻抗擴散壓力傳感器是在薄片表面形成半導體變形壓力,通過外力(壓力)使薄片變形而產生壓電阻抗效果,從而使阻抗的變化轉換成電信號。
      靜電容量型
      靜電容量型壓力傳感器,是將玻璃的固定極和硅的可動極相對而形成電容,將通過外力(壓力)使可動極變形所產生的靜電容量的變化轉換成電氣信號。 (E8Y的動作原理便是靜電容量方式,其他機種采用半導體方式)。

      無法避免誤差編輯
      在選擇壓力傳感器的時候我們要考慮他的綜合精度,而壓力傳感器的精度受哪些方面的影響呢?其實造成傳感器誤差的因素有很多,下面我們注意說四個無法避免的誤差,這是傳感器的初始誤差。
      首先的偏移量誤差:由于壓力傳感器在整個壓力范圍內垂直偏移保持恒定,因此變換器擴散和激光調節修正的變化將產生偏移量誤差。
      其次是靈敏度誤差:產生誤差大小與壓力成正比。如果設備的靈敏度高于典型值,靈敏度誤差將是壓力的遞增函數。如果靈敏度低于典型值,那么靈敏度誤差將是壓力的遞減函數。該誤差的產生原因在于擴散過程的變化。
      第三是線性誤差:這是一個對壓力傳感器初始誤差影響較小的因素,該誤差的產生原因在于硅片的物理非線性,但對于帶放大器的傳感器,還應包括放大器的非線性。線性誤差曲線可以是凹形曲線,也可以是凸形曲線稱重傳感器。
      最后是滯后誤差:在大多數情形中,壓力傳感器的滯后誤差完全可以忽略不計,因為硅片具有很高的機械剛度。一般只需在壓力變化很大的情形中考慮滯后誤差。
      壓力傳感器的這個四個誤差是無法避免的,我們只能選擇高精度的生產設備,利用高新技術來降低這些誤差,還可以在出廠的時候進行一點的誤差校準,盡最大的可能來降低誤差以滿足客戶的需要。


      接線方法編輯
      傳感器的接線一向是客戶采購過程咨詢得最多的問題之一,很多客戶都不知道傳感器如何連線,其實各種傳感器的接線方式基本都是一樣的,壓力傳感器一般有兩線制、三線制、四線制,有的還有五線制的。
        壓力傳感器兩線制比較簡單,一般客戶都知道怎么接線,一根線連接電源正極,另一個線也就是信號線經過儀器連接到電源負極,這種是最簡單的,壓力傳感器三線制是在兩線制基礎上加了一個線,這根線直接連接到電源的負極,較兩線制麻煩一點。四線制壓力傳感器肯定是兩個電源輸入端,另外兩個是信號輸出端。四線制的多半是電壓輸出而不是4~20mA輸出,4~20mA的叫壓力變送器,多數做成兩線制的。壓力傳感器的信號輸出有些是沒有經過放大的,滿量程輸出只有幾十毫伏,而有些壓力傳感器在內部有放大電路,滿量程輸出為0~2V。至于怎么接到顯示儀表,要看儀表的量程是多大,如果有和輸出信號相適應的檔位,就可以直接測量,否則要加信號調整電路。五線制壓力傳感器與四線制相差不大,市面上五線制的傳感器也比較少。[2]
      螺紋類型
      壓力傳感器的螺紋有很多種,常見的有NPT、PT、G、M,都是管螺紋。
        NPT 是 National (American) Pipe Thread 的縮寫,屬於美國壓力傳感器標準的 60 度錐管螺紋,用于北美地區.國家標準可查閱 GB/T12716-1991
        PT 是 Pipe Thread 的縮寫,是 55 度密封圓錐管螺紋,屬惠氏壓力傳感器螺紋家族,多用於歐洲及英聯邦國家.常用於水及煤氣管行業,錐度規定為 1:16。國家標準可查閱 GB/T7306-2000
        G 是 55 度非螺紋密封管螺紋,屬惠氏壓力傳感器螺紋家族.標記為 G 代表圓柱螺紋。國家標準可查閱 GB/T7307-2001
        M 是公制普通螺紋,如M20*1.5表示直徑為20mm,螺距為1.5,如客戶無特殊要求,壓力傳感器一般為M20*1.5螺紋。
        另外螺紋中的1/4、1/2、1/8 標記是指螺紋尺寸的直徑,單位是英寸。行內人通常用分來稱呼螺紋尺寸,一寸等于8分,1/4 寸就是2分,如此類推。G 好像就是管螺紋的統稱(Guan),55、60度的劃分屬于功能性的,俗稱管圓。螺紋由一圓柱面加工而成。
        ZG俗稱管錐,即螺紋由一圓錐面加工而成,一般的水管壓力接頭都是這樣的,老國標標注為Rc
        公制螺紋用螺距來表示,美英制螺紋用每英寸內的螺紋牙數來表示,這是壓力傳感器螺紋最大的區別,公制螺紋是60度等邊牙型,英制螺紋是等腰55度牙型,美制螺紋60度。公制螺紋用公制單位,美英制螺紋用英制單位。
        管螺紋主要用來進行壓力管道的連接,其內外螺紋的配合緊密,壓力傳感器管螺紋有直管與錐管兩種。公稱直徑是指所連接的壓力管道直徑,顯然螺紋大徑比公稱直徑大。 1/4,1/2,1/8是英制螺紋的公稱直徑,單位是英寸。
      [3]


      安裝問題編輯
      正確安裝
      通常高溫熔體壓力傳感器的損壞都是由于其安裝位置不恰當而引起的,如果將傳感器強行安裝在過小的孔或形狀不規則的孔中,就有可能造成傳感器的震動膜受到沖擊而損壞,選擇合適的工具加工安裝孔,有利于控制安裝孔的尺寸,另外,合適的安裝扭矩有利于形成良好的密封,但是如果安裝扭矩過高就容易引起高溫熔體壓力傳感器的滑脫,為防止這種現象發生,通常在傳感器安裝之前在其螺紋部分上涂抹防脫化合物。
      1. 壓力傳感器正確安裝方法:
      (1) 通過適當的儀表, 在普通大氣壓和標準溫度條件下,核實壓力傳感器的頻率反應值。
      (2) 核實壓力傳感器的編碼與相應的頻率反應信號的正確性。
      2. 確定具體安裝位置
      為了確定壓力傳感器的編號和具體安裝位置, 需按充氣網的各個充氣段來考慮。
      (1) 壓力傳感器必須沿著線纜進行安裝, 最好安裝在線纜接頭處。
      (2) 每條線纜裝設壓力傳感器不少于4個, 靠近電話局的兩個壓力傳感器, 相距不應大干200m。
      (3) 每條線纜的始端和末端分別安裝1個。
      (4) 每條線纜的分支點應裝1個, 如果兩個分支點相距較近(小于100 m),可只裝1個。
      (5) 線纜敷設方式(架空、地下)改變處應裝1個
      (6) 對無分支的線纜, 因壘線的線纜程式一致, 壓力傳感器的安裝隔距不大干500m, 并使其總數不少于4個。
      (7) 為了便于確定壓力傳感器故障點, 除在起點安裝壓力傳感器外,距起點150~200m處,還要另外安裝1個當然在設計中, 一定要考慮經濟與技術的因素, 在不需要安裝壓力傳感器的地方,則應不必安裝。
      檢查尺寸
      如果安裝孔的尺寸不合適,高溫熔體壓力傳感器在安裝過程中,其螺紋部分就很容易受到磨損,這不僅會影響設備的密封性能,而且使傳感器不能充分發揮作用,甚至還可能產生安全隱患。只有合適的安裝孔才能夠避免螺紋的磨損(螺紋工業標準1/2-20UNF2B),通??梢圆捎冒惭b孔測量儀對安裝孔進行檢測,以做出適當的調整。


      常用術語編輯
      壓力是工業生產中的重要參數之一,為了保證生產正常運行,必須對壓力進行監測和控制。下面是壓力傳感器選型時常用的用語:
      標準壓
      以大氣壓為標準表示的壓力大小,大于大氣壓的叫正壓;小于大氣壓的叫負壓。
      絕對壓
      以絕對真空為標準表示的壓力大小。
      相對壓
      對比較對象(標準壓)而言的壓力大小。
      大氣壓
      指大氣壓力。標準大氣壓(1atm)相當于高度為760mm水銀柱的壓力。
      真空
      指低于大氣壓的壓力狀態。1Torr=1/760氣壓(atm)。
      檢測壓力范圍
      指傳感器的適應壓力范圍。
      可承受壓力
      當恢復到檢測壓力時,其性能不下降的可承受壓力。
      往返精度
      當一定溫度(23°C)下,當增加、減少壓力時、用檢測壓力的全標度值去除輸出進行反轉的壓力值而得到的動作點的壓力變動值。
      精度
      在一定溫度(23°C)下,當加零壓力和額定壓力時,用全標度值去除偏離輸出電流規定值(4mA、20mA)的值而得到的值。單位用%FS表示。
      線性
      模擬輸出對檢測壓力呈線性變化,但與理想直線相比有偏差。用對全標度值來說百分數來表示這種偏差的值叫線性。
      磁滯(線性)
      用零電壓和額定電壓在輸出電流(或電壓)值間畫出理想直線,把電流(或電壓)值與理想電流(或電壓)值之差作為誤差求出來,再求出壓力上升時和下降時的誤差值。用全標度的電流(或電壓)值去除上述差的絕對值的最大值所得的值即為磁滯。單位用%FS表示。
      磁滯
      用壓力的全標度值去除輸出ON點壓力與OFF點壓力之差所得的值既是磁滯。
      非腐蝕性氣體
      指空氣中含有的物質(氮、二氧化碳等)與惰性氣體(氬、氖等) 。


      應用領域編輯
      壓力傳感器主要應用于:增壓缸、增壓器、氣液增壓缸、氣液增壓器、壓力機,壓縮機,空調制冷設備等領域。
      1、應用于液壓系統
      壓力傳感器在液壓系統中主要是來完成力的閉環控制。當控制閥芯突然移動時,在極短的時間內會形成幾倍于系統工作壓力的尖峰壓力。在典型的行走機械和工業液壓中,如果設計時沒有考慮到這樣的極端工況,任何壓力傳感器很快就會被破壞。需要使用抗沖擊的壓力傳感器,壓力傳感器實現抗沖擊主要有2中方法,一種是換應變式芯片,另一種方法是外接盤管,一般在液壓系統中采用第一種方法,主要是因為安裝方便。此外還有一個原因是壓力傳感器還要承受來自液壓泵不間斷的壓力脈動。
      2.應用于安全控制系統
      壓力傳感器在安全控制系統中經常應用,主要針對的領域是空壓機自身的安全管理系統。在安全控制領域有很多傳感器應用,壓力傳感器作為一種非常常見的傳感器,在安全控制系統中應用也不足為奇。
        在安全控制領域應用一般從性能方面來考慮,從價格上的考慮,還有從實際操作的安全性方便性來考慮,實際證明選擇壓力傳感器的效果非常好。壓力傳感器利用機械設備的加工技術將一些元件以及信號調節器等裝置安裝在一塊很小的芯片上面。所以體積小也是它的優點之一,除此之外,價格便宜也是它的另一大優點。在一定程度上它能夠提高系統測試的準確度。在安全控制系統中,通過在出氣口的管道設備中安裝壓力傳感器來在一定程度上控制壓縮機帶來的壓力,這算是一定的保護措施,也是非常有效的控制系統。當壓縮機正常啟動后,如果壓力值未達到上限,那么控制器就會打開進氣口通過調整來使得設備達到最大功率。
      3.應用于注塑模具
      壓力傳感器在注塑模具中有著重要的作用。壓力傳感器可被安裝在注塑機的噴嘴、熱流道系統、冷流道系統和模具的模腔內,它能夠測量出塑料在注模、充模、保壓和冷卻過程中從注塑機的噴嘴到模腔之間某處的塑料壓力。
        4.應用于監測礦山壓力
      傳感器技術作為礦山壓力監控的關鍵性技術之一。一方面,我們應該正確應用已有的各種傳感器來為采礦行業服務;另一方面,作為傳感器廠家還要研制和開發新型壓力傳感器來適應更多的采礦行業應用。壓力傳感器有多種,而基于礦山壓力監測的特殊環境,礦用壓力傳感器主要有:振弦式壓力傳感器、半導體壓阻式壓力傳感器、金屬應變片式壓力傳感器、差動變壓器式壓力傳感器等。這些傳感器在礦產行業都有廣泛的應用,具體使用哪種傳感器還有根據具體的采礦環境進行選擇。
      5.應用于促進睡眠
      壓力傳感器本身無法促進睡眠,我們只是將壓力傳感器放在床墊地下,由于壓力傳感器具有高靈敏度,當人發生翻身、心跳以及呼吸等有關的動作時,傳感器會分析這一系列信息,去推斷睡眠人睡覺處于一個什么狀態,然后通過對傳感器的分析,收集傳感器的信號得到心跳和呼吸節奏等睡眠的數據,最后將所有數據處理譜成一首段的曲目,當然能將你一個晚上的睡眠壓縮成一首幾分鐘的音樂。
      6.應用于壓縮機,空調冷設備
      壓力傳感器常用于空氣壓力機,以及空調制冷設備,這類傳感器產品外形小巧、安裝方便、導壓口一般采用專用閥針式設計。


      性能參數編輯
      壓力傳感器的種類繁多,其性能也有較大的差異,如何選擇較為適用的傳感器,做到經濟、合理的使用。
      1. 額定壓力范圍
      額定壓力范圍是滿足標準規定值的壓力范圍。也就是在最高和最低溫度之間,傳感器輸出符合規定工作特性的壓力范圍。在實際應用時傳感器所測壓力在該范圍之內。
      2. 最大壓力范圍
      最大壓力范圍是指傳感器能長時間承受的最大壓力,且不引起輸出特性永久性改變。特別是半導體壓力傳感器,為提高線性和溫度特性,一般都大幅度減小額定壓力范圍。因此,即使在額定壓力以上連續使用也不會被損壞。一般最大壓力是額定壓力最高值的2-3倍。
      3. 損壞壓力
      損壞壓力是指能夠加在傳感器上且不使傳感器元件或傳感器外殼損壞的最大壓力。
      4. 線性度
      線性度是指在工作壓力范圍內,傳感器輸出與壓力之間直線關系的最大偏離。
      5.壓力遲滯
      為在室溫下及工作壓力范圍內,從最小工作壓力和最大工作壓力趨近某一壓力時,傳感器輸出之差。
      6.溫度范圍
      壓力傳感器的溫度范圍分為補償溫度范圍和工作溫度范圍。補償溫度范圍是由于施加了溫度補償,精度進入額定范圍內的溫度范圍。工作溫度范圍是保證壓力傳感器能正常工作的溫度范圍。
      技術參數 (量程15MPa-200MPa)
      參數 單位 技術指標 參數 單位 技術指標
      靈敏度 mV/V 1.0±0.05 靈敏度溫度系數 ≤%F·S/10℃ ±0.03
      非線性 ≤%F·S ±0.02~±0.03 工作溫度范圍 ℃ -20℃~+80℃
      滯后 ≤%F·S ±0.02~±0.03 輸入電阻 Ω 400±10Ω
      重復性 ≤%F·S ±0.02~±0.03 輸出電阻 Ω 350±5Ω
      蠕變 ≤%F·S/30min ±0.02 安全過載 ≤%F·S 150% F·S
      零點輸出 ≤%F·S ±2 絕緣電阻 MΩ ≥5000MΩ(50VDC)
      零點溫度系數 ≤%F·S/10℃ ±0.03 推薦激勵電壓 V 10V-15V


      適用范圍
      用于對人體有創血壓如動脈壓、中心靜脈壓、肺動脈壓、左冠狀動脈壓多種壓力進行監測,直接獲得血壓這一生理參數,為臨床對疾病的診斷、治療和預后估計提供客觀依據。


      結構規格
      選用醫用級聚碳酸脂、聚氯乙烯作為傳感器主體及測壓連接管的材料。
      包裝規格為CH-DPT-248、CH-DPT-248Ⅱ、CH-DPT-248Ⅲ。


      安裝程序
      1) 連接壓力傳感器系統前打開監護儀。
      2) 采用消毒措施打開包裝,確認所有的接口安全密封以及三通閥等輔件工作狀態良好。


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