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如何選擇差壓傳感器

系統(tǒng)制造商正在提供有史以來(lái)節(jié)能的汽車(chē)、飛機(jī)、汽輪機(jī)和燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)，以及相關(guān)部件。這在很大程度是因?yàn)橹圃焐虒?duì)這些產(chǎn)品日益增長(zhǎng)的嚴(yán)格測(cè)試和測(cè)量要求。差壓傳感器是要求高可靠性，可重復(fù)性和高精度的應(yīng)用工藝中的一部分。

差壓傳感器通常被用于試驗(yàn)臺(tái)、風(fēng)洞、泄漏檢測(cè)系統(tǒng)和其他應(yīng)用中。每種應(yīng)用的工程師都在尋求對(duì)他們所在行業(yè)十分重要的傳感器改進(jìn)。

當(dāng)今差壓傳感器的性能已經(jīng)提高到可為嚴(yán)苛應(yīng)用提供解決方案。本文說(shuō)明了在選擇用于微壓差，關(guān)鍵壓力應(yīng)用的傳感器時(shí)，需要注意的6個(gè)特性和考慮事項(xiàng)。

1.方向效應(yīng)

不正確的安裝、振動(dòng)、甚至系統(tǒng)維護(hù)都會(huì)導(dǎo)致傳感器的方位變化，這被稱(chēng)為方向效應(yīng)。一直以來(lái)，方向效應(yīng)對(duì)于其他類(lèi)型的傳感技術(shù)都是個(gè)問(wèn)題。即使是正確安裝的傳感器也會(huì)有邊緣重力效應(yīng)，因?yàn)閭鞲衅餍D(zhuǎn)180度會(huì)從正重力變?yōu)樨?fù)重力，從而造成2G的受力變化。這種情況下，傳感器無(wú)法將重力對(duì)其施加的力與通過(guò)壓力端口施加的力區(qū)分開(kāi)來(lái)。因此，傳感器會(huì)將重力加權(quán)影響與端口壓力相結(jié)合，并發(fā)送錯(cuò)誤的信號(hào)。

對(duì)于填充了硅油或者其他隔離介質(zhì)的傳感器，傳感器旋轉(zhuǎn)時(shí)的方向效應(yīng)會(huì)更加明顯。這些傳感器的隔膜重量及填充液體的重量都會(huì)對(duì)傳感器造成影響。同樣，傳感器無(wú)法測(cè)量到真正的壓力，會(huì)發(fā)送帶方位變化影響的錯(cuò)誤值。

幸運(yùn)的是，一些傳感器采用十分輕薄的電容隔膜并且沒(méi)有填充液體，這使得重力對(duì)它們的影響被降到比較低。因此，這些傳感器可以安裝在任意方向上，并確信它們會(huì)提供高度可靠的測(cè)量值，這對(duì)干空間十分珍貴的安裝尤其有用，為實(shí)現(xiàn)最佳安裝，傳感器的安裝方向應(yīng)當(dāng)與它校準(zhǔn)時(shí)的方向相同。例如，如果工廠(chǎng)校準(zhǔn)時(shí)為壓力端口向下的垂直位置，則建議在現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)采用同樣的方式，以最大限度降低方向效應(yīng)。當(dāng)無(wú)法這樣做時(shí)，可以通過(guò)手動(dòng)調(diào)節(jié)傳感器的零點(diǎn)偏移或者通過(guò)安全校準(zhǔn)鍵來(lái)補(bǔ)償 最小零點(diǎn)偏移的漂移。外超壓或者大泄 漏的應(yīng)用。如果發(fā)生這種情況，傳感器仍會(huì)繼續(xù)正常工作。

2.振動(dòng)

類(lèi)似的，來(lái)自附近電機(jī)或者風(fēng)扇的低頻振動(dòng)也會(huì)對(duì)正確定位的傳感器造成影響。例如，充油傳感器中的液體可能會(huì)拾取低頻振動(dòng)，并向隔膜施加一個(gè)慣性負(fù)載，這會(huì)被誤認(rèn)為是過(guò)程壓力變化。

為 了避免這種振動(dòng)效應(yīng)，最終用戶(hù)需要將傳感器安裝在遠(yuǎn)端的安靜區(qū)域。同樣的，如果參考端口與大氣連通，則它需要連接到一個(gè)沒(méi)有振動(dòng)噪聲和風(fēng)的區(qū)域。對(duì)于風(fēng)洞，由于安裝了一個(gè)皮托管，因此兩個(gè)壓力端口都可通過(guò)軟管或者半軟管連接到遠(yuǎn)程安裝的傳感器，從而防止空氣擾動(dòng)噪聲或者機(jī)械振動(dòng)被傳導(dǎo)給傳感器。

工程師可以考慮使用專(zhuān)為最大限度減小方向和振動(dòng)問(wèn)題而設(shè)計(jì)的電容傳感器，這種傳感器使用拉伸不銹鋼隔膜并且沒(méi)有填充液體。的重力影響是隔膜的重量，這雖然不可忽視，但是影響非常小并且可以方便地在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行補(bǔ)償。

3.過(guò)壓保護(hù)

過(guò) 壓保護(hù)和反向壓力保護(hù)一直是泄漏檢測(cè)系統(tǒng)制造商最重視的問(wèn)題。這些系統(tǒng)尋求在微壓差和高靜態(tài)壓力應(yīng)用中的小泄漏速率。泄漏檢測(cè)制造商始終希望測(cè)量越來(lái)越低的泄漏速率。由于泄漏速率與壓差直接成正比，這些制造商希望能夠測(cè)量越來(lái)越小的壓差。為實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)，需要將靜態(tài)測(cè)試壓力增加到更高。

不幸的是，在微壓差和非常高的靜態(tài)壓力情況下，出現(xiàn)意外超樂(lè)的傳感器可能會(huì)需要重新校準(zhǔn)，而且更有可能的是會(huì)變得無(wú)效。如果被測(cè)系統(tǒng)中發(fā)生大泄漏也會(huì)導(dǎo)致相后的結(jié)果。

最 新一代的傳感器必須解決這些問(wèn)題。因此，傳感器變得更加堅(jiān)固。它們可承受相對(duì)更高的過(guò)壓范圍，無(wú)論是正向(過(guò)程)還是負(fù)向(參考)。這是一個(gè)非常重要的新特點(diǎn)。以前，傳感器只在正向有過(guò)壓保護(hù)。但是反向的泄漏可能會(huì)導(dǎo)致傳感器的反向過(guò)壓。在兩個(gè)方向上都有充分保護(hù)的傳感器適用干可能會(huì)發(fā)生意外超壓或者大泄 漏的應(yīng)用。如果發(fā)生這種情況，傳感器仍會(huì)繼續(xù)正常工作。

傳感器可承受其額定耐受壓力(如150 PSI)的意外過(guò)床，然后恢復(fù)到正常狀態(tài)。如果超出耐受壓力，則隔膜可能會(huì)變形，導(dǎo)致零點(diǎn)漂移。如果任何一個(gè)端口的壓力超出破裂壓力(例如300 PSI)，都會(huì)破壞傳感器室，導(dǎo)致焊縫失效、密封件泄漏或者隔

膜或外殼破裂。

OME和應(yīng)用工程師必須了解傳感器的耐受壓力和破裂壓力限值。此外，他們還必須明自他們自己的系統(tǒng)可能會(huì)意外通風(fēng)，或者測(cè)試設(shè)備的部件沒(méi)有密閉，這都可能會(huì)損壞傳感器。因此，他們應(yīng)當(dāng)使用小巧，堅(jiān)固，在兩個(gè)方向都有充分保護(hù)的不銹鋼傳感器，從而承受這些意外情況。

4.管路壓力影響

除了過(guò)壓外，還需要考慮管路壓力的變化，特別是在靜態(tài)管路壓力較高的泄漏檢測(cè)應(yīng)用中。管路壓力是施加到傳感器端口上的絕對(duì)壓力。然而，靜態(tài)管路壓力的一些變化可能會(huì)導(dǎo)致傳感器外形產(chǎn)生輕微的應(yīng)力變形。這些應(yīng)力反過(guò)來(lái)會(huì)改變傳感器的校準(zhǔn)響應(yīng)，影響傳感器的零點(diǎn)和量程。最新一代的傳感器采用的設(shè)計(jì)可顯著降低靜態(tài)壓力對(duì)感測(cè)元件造成的應(yīng)變。尋找具有額定低壓效應(yīng)的傳感器，例如2%FS/100PSIG。

幸運(yùn)的是，管路壓力導(dǎo)致的誤差可以通過(guò)設(shè)備重新校準(zhǔn)或者重新歸零校正。這可以通過(guò)電位計(jì)來(lái)手動(dòng)完成，或者也可以使用帶小型校準(zhǔn)按鍵的高級(jí)型號(hào)(配備安裝在傳感器上的數(shù)字顯示器)進(jìn)行簡(jiǎn)單安全的校正調(diào)整，校準(zhǔn)鍵功能包括零點(diǎn)，量程的重置，以及恢復(fù)工廠(chǎng)設(shè)置。

5.響應(yīng)時(shí)間

響 應(yīng)時(shí)間是另一個(gè)重要因素，特別是對(duì)于壓力控制和風(fēng)洞應(yīng)用。傳感器的響應(yīng)時(shí)間(傳感器從響應(yīng)一個(gè)施加壓力，到產(chǎn)生輸出信號(hào)的時(shí)間間隔)主要由傳感器感測(cè)元件采用的技術(shù)和電子元件決定。使用電容感測(cè)技術(shù)的隔膜通常響應(yīng)非?？焖?。它們通過(guò)傳感電容器兩端的電壓變化來(lái)檢測(cè)和測(cè)量壓力，電容器的一個(gè)極板是能夠反映施 加壓力輕微變化的膜片。造成的電容變化會(huì)被傳感器的電子元件檢測(cè)到，該電子元件經(jīng)過(guò)線(xiàn)性化、熱補(bǔ)償、調(diào)制，會(huì)輸出成比例的高水平信號(hào)。

對(duì) 快速響應(yīng)時(shí)間的需求取決于應(yīng)用。例如，在測(cè)量動(dòng)態(tài)氣流速度變化的風(fēng)洞應(yīng)用中，傳感器的信號(hào)輸出必須隨著風(fēng)速變化，因此需要快速的響應(yīng)時(shí)間。對(duì)于大多數(shù)試驗(yàn) 臺(tái)、泄漏檢測(cè)和風(fēng)洞應(yīng)用，10-80毫米的響應(yīng)時(shí)間通常是可以接受的，對(duì)干響應(yīng)時(shí)間不那么重要的常規(guī)處理和監(jiān)測(cè)應(yīng)用，通常響應(yīng)時(shí)間是若干秒鐘，而不是若干 毫秒。在設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)，理解壓力傳感器的響應(yīng)時(shí)間需求是十分重要的，并不總是越快越好，如果傳感器響應(yīng)速度過(guò)快，則有時(shí)快速傳感器會(huì)響應(yīng)短暫的未過(guò)濾和不需要的系統(tǒng)噪聲或者湍流壓力波動(dòng)。在這種情況下，過(guò)濾輸出信號(hào)可以衰減掉這些不需要的干擾。

6.其他注意事項(xiàng)

此外，還建議選擇具有長(zhǎng)期穩(wěn)定性的傳感器，能夠在相對(duì)較長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)保持性能特性，特別是量程穩(wěn)定性。通常，穩(wěn)定性應(yīng)當(dāng)小于士0.15% FS/Yr。該額定值會(huì)在傳感器的規(guī)格單中給出。

還可查看規(guī)格單，檢查傳感器是否通過(guò)CE和RoHS認(rèn)證。擁有CE標(biāo)志意味著傳感器符合歡盟的客戶(hù)安全性，健康和環(huán)保要求。RoHS認(rèn)證了傳感器的6種有害物質(zhì)的最大允許含量:鉛、汞、鎘、六價(jià)鉻、PBB和PBDE。最后，尋找一個(gè)可提供多種配置傳感器的供應(yīng)商。這將使得最終用戶(hù)能夠與一個(gè)制造商合作，獲得具有適合各種不同應(yīng)用的特定精度、分辨率和量程的傳感器。

試 驗(yàn)臺(tái)和泄漏檢測(cè)系統(tǒng)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)者和制造商，應(yīng)用和銷(xiāo)售工程師以及分銷(xiāo)商，始終在尋找具有頂級(jí)特性和功能的傳感器，以滿(mǎn)足他們難以實(shí)現(xiàn)的挑戰(zhàn)性需求。他們可以確信如今的差壓傳感器具有高精度、高過(guò)壓能力、低熱誤差、的穩(wěn)定性、高管路壓力，以及堅(jiān)固的不銹鋼結(jié)構(gòu)。這些特性被傳感器供應(yīng)商通過(guò)其持續(xù)研發(fā)計(jì)劃 不新地提高。持續(xù)改進(jìn)的傳感器有助干確保系統(tǒng)制造商繼續(xù)生產(chǎn)*高質(zhì)量的產(chǎn)品。