Typer av tryckgivare

Enkel självintroduktion av tryckgivare

Som en trycksensor vars utgång är en standardsignal är en trycktransmitter ett instrument som accepterar en tryckvariabel och omvandlar den till en standardutgångssignal i proportion. Den kan omvandla de fysiska tryckparametrarna för gas, vätska etc. som uppfattas av lastcellssensorn till standard elektriska signaler (t.ex. 4-20mADC etc.) för att tillhandahålla sekundära instrument såsom indikeringslarm, inspelare, regulatorer etc. för mätning och indikering samt processreglering.

Klassificeringen av trycktransmittrar

Vanligtvis är trycktransmittrarna vi pratar om indelade enligt principen:
Kapacitiva tryckgivare, resistiva tryckgivare, induktiva tryckgivare, halvledartryckgivare och piezoelektriska tryckgivare för högfrekventa mätningar. Bland dem är resistiva tryckgivare de mest använda. Den kapacitiva tryckgivaren representerar Rosemounts 3051S-givare som en representant för high-end-produkter.

Tryckgivare kan delas in i metall, keramik, diffust kisel, monokristallint kisel, safir, sputterfilm etc. beroende på tryckkänsliga komponenter.

• Metalltryckstransmittern har dålig noggrannhet, men har liten temperaturpåverkan, och är lämplig för områden med ett brett temperaturområde och låga noggrannhetskrav.
• Keramiska trycksensorer har bättre noggrannhet, men påverkas mer av temperaturen. Keramik har också fördelen med slagtålighet och korrosionsbeständighet, vilket kan användas inom responsområdet.
• Trycköverföringsnoggrannheten för diffust kisel är mycket hög, och temperaturavvikelsen är också stor, så temperaturkompensation krävs generellt innan det kan användas. Dessutom kan inte ens efter temperaturkompensation mätas tryck över 125 °C. Vid rumstemperatur är dock känslighetskoefficienten för diffust kisel 5 gånger högre än för keramik, så det används generellt inom området högprecisionsmätning.
• Enkristallkiseltryckstransmitter är den mest exakta sensorn i industriell praxis. Det är en uppgraderad version av diffust kisel. Naturligtvis har priset också höjts. För närvarande är Yokogawa i Japan representanten inom området monokristallint kiseltryck.
• Safirtryckstransmittern är inte känslig för temperaturförändringar och har goda arbetsegenskaper även under höga temperaturer; safir har extremt stark strålningsbeständighet; ingen pn-drift; den kan fungera normalt under de värsta arbetsförhållandena och är tillförlitlig. Hög prestanda, god noggrannhet, minimalt temperaturfel och hög total kostnadseffektivitet.
• Den sputtrande tunnfilmstrycksgivaren innehåller inget lim och uppvisar högre långsiktig stabilitet och tillförlitlighet än den självhäftande töjningsmätaren; den påverkas mindre av temperaturen: när temperaturen ändras 100 ℃ är nolldriften endast 0,5 %. Dess temperaturprestanda är vida överlägsen diffusions-kiseltrycksgivaren; dessutom kan den komma i direkt kontakt med allmänna korrosiva medier.

Principer för olika typer av tryckgivare

• Principen för kapacitiv trycktransmitter.

När trycket verkar direkt på mätmembranets yta, producerar membranet en liten deformation. Högprecisionskretsen på mätmembranet omvandlar denna lilla deformation till en mycket linjär spänning som är proportionell mot trycket och proportionell mot excitationsspänningssignalen, och använder sedan ett dedikerat chip för att omvandla denna spänningssignal till en industristandardiserad 4–20 mA strömsignal eller 1–5 V spänningssignal.

• Principen för diffus kiseltryckstransmitter

Trycket från det uppmätta mediet verkar direkt på sensorns membran (vanligtvis ett 316L-membran), vilket gör att membranet producerar en mikroförskjutning proportionell mot mediets tryck, vilket ändrar sensorns resistansvärde och detekterar det med en Wheatstone-krets. Denna ändring omvandlas och matas ut av en standardmätsignal som motsvarar detta tryck.

• Princip för trycktransmittern i monokristallin kisel

Piezoresistiva trycksensorer konstrueras med hjälp av den piezoresistiva effekten av enkristallkisel. Enkristallkiselskiva används som elastiskt element. När trycket ändras producerar enkristallkiselskivan en töjning, så att töjningsmotståndet som direkt diffunderar på den producerar en förändring proportionell mot det uppmätta trycket, och sedan erhålls motsvarande spänningsutgångssignal av bryggkretsen.

• Principen för keramisk tryckgivare

Trycket verkar direkt på den keramiska membranets framsida, vilket orsakar en liten deformation av membranet. Tjockfilmsmotståndet är tryckt på baksidan av det keramiska membranet och anslutet till en Wheatstone-brygga (sluten brygga) på grund av varistorns piezoresistiva effekt. Bryggan genererar en mycket linjär spänningssignal som är proportionell mot trycket och proportionell mot excitationsspänningen. Vanligtvis används det för tryckmätning av luftkompressorer, men mer keramiska material används.

• Princip för töjningsmätare

De vanligaste töjningsgivarna för tryckgivare är metallmotståndstöjningsgivare och halvledartöjningsgivare. En metallmotståndstöjningsgivare är en typ av känslig anordning som omvandlar töjningsförändringen på teststycket till en elektrisk signal. Det finns två typer av trådtöjningsgivare och metallfolietöjningsgivare. Vanligtvis är töjningsgivaren tätt fäst vid den mekaniska töjningsmatrisen med ett speciellt lim. När matrisen utsätts för en spänningsförändring deformeras även resistanstöjningsgivaren, så att töjningsgivarens resistansvärde ändras, vilket i sin tur leder till att spänningen som appliceras på motståndet ändras. Töjningsgivartryckgivare är relativt sällsynta på marknaden.

• Safirtryckstransmitter

Safirtryckstransmittern använder principen för töjningsmotstånd, använder högprecisionskomponenter av kisel-safir-känslighet och omvandlar trycksignalen till en vanlig elektrisk signal via en dedikerad förstärkarkrets.

• Tryckgivare för sputterfilm

Det tryckkänsliga elementet för sputtring tillverkas med mikroelektronikteknik och bildar en fast och stabil Wheatstone-brygga på ytan av det elastiska membranet av rostfritt stål. När trycket från det uppmätta mediet verkar på det elastiska membranet av rostfritt stål producerar Wheatstone-bryggan på den andra sidan en elektrisk utsignal som är proportionell mot trycket. På grund av sin goda slagtålighet används sputtrade filmer ofta i tillfällen med frekventa tryckpåverkan, såsom hydraulisk utrustning.

Försiktighetsåtgärder vid val av trycktransmitter

• Val av värde för transmittertryckområde:

Bestäm först det maximala värdet för det uppmätta trycket i systemet. Generellt sett behöver du välja en givare med ett tryckområde som är cirka 1,5 gånger större än det maximala värdet, eller låta det normala tryckområdet falla på tryckgivaren. 1/3~2/3 av det normala området är också en vanlig metod.

• Vilken typ av tryckmedium:

Viskösa vätskor och slam blockerar tryckportarna. Lösningsmedel eller frätande ämnen förstör material i transmittern som är i direkt kontakt med dessa medier.
Materialet i den allmänna tryckgivaren som kommer i kontakt med mediet är rostfritt stål 316. Om mediet inte är korrosivt mot rostfritt stål 316, är i princip alla tryckgivare lämpliga för att mäta mediets tryck;
Om mediet är korrosivt för 316 rostfritt stål bör en kemisk tätning användas och indirekt mätning bör göras. Om ett kapillärrör fyllt med silikonolja används för att styra trycket kan det förhindra korrosion på tryckgivaren och förlänga tryckgivarens livslängd.

• Hur mycket noggrannhet sändaren behöver:

Noggrannheten bestäms av: icke-linjäritet, hysteres, icke-repeterbarhet, temperatur, nollförskjutningsskala och temperatur. Ju högre noggrannhet, desto högre pris. Generellt sett är noggrannheten för den diffusa kiseltrycksgivaren 0,5 eller 0,25, och den kapacitiva eller monokristallina kiseltrycksgivaren har en noggrannhet på 0,1 eller till och med 0,075.

• Processanslutning av sändare:

Generellt installeras tryckgivare på rör eller tankar. Naturligtvis installeras och används en liten del av dem med flödesmätare. Det finns vanligtvis tre installationsformer för tryckgivare: gänga, fläns och klämma. Därför måste processanslutningen också beaktas innan tryckgivaren väljs. Om den är gängad är det nödvändigt att bestämma gängspecifikationen. För flänsar är det nödvändigt att beakta flänsspecifikationerna för den nominella diametern.

Introduktion till tryckgivarens industri

Omkring 40 länder runt om i världen är engagerade i forskning och produktion av sensorer, varav USA, Japan och Tyskland är de regioner med störst sensorproduktion. De tre länderna står tillsammans för mer än 50 % av världens sensormarknad.

Numera är marknaden för trycktransmittrar i mitt land en mogen marknad med hög marknadskoncentration. Den dominerande positionen är dock utlandet, representerat av Emerson, Yokogawa, Siemens etc. Varumärkesprodukter står för cirka 70 % av marknadsandelen och har en absolut fördel i stora och medelstora tekniska projekt.

Detta beror på följderna av mitt lands tidiga antagande av strategin "marknad för teknik", vilket drabbade mitt lands statligt ägda företag hårt och en gång befann sig i ett tillstånd av misslyckande, men samtidigt dyker vissa tillverkare, representerade av Kinas privata företag, upp i tysthet och växer sig starkare. Kinas framtida marknad för trycktransmittrar är full av nya okända faktorer.