仪器仪表

这些压力变送器分类科普

压力变送器,是工业自动化行业人士及工程师所非常熟悉的器件,今天我们就带大家来深入了解一下压力变送器。

常见压力变送器/传感器的原理和分类

一. 压力变送器是什么?

压力变送器是一种把非电量转变成电信号的器件,变送器关键件主要包含:压力敏感部件、集成电路、结构件三部分。压力敏感部件有溅射型、电阻应变型、扩散硅型、微熔型、蓝宝石型、陶瓷型等,在外加激励电压后,通过惠斯登测量原理输出电信号,达到测量介质压力的目的。

压力变送器做为一种以输出为标准信号的压力传感器,是一种接受压力变量按比例转换为标准输出信号的仪表。它能将测压元件传感器感受到的气体、液体等物理压力参数转变成标准的电信号,以供给指示报警仪、记录仪、调节器等二次仪表进行测量、指示和过程调节。

☆ 电阻应变压力变送器原理

二. 压力变送器的分类

电阻应变型压力变送器关键器件是电阻应变片,它是一种将被测件上的应变变化,转换成为一种电信号的敏感器件。通常是将应变片通过特殊的粘合剂紧密的粘在产生力学应变基体上,当基体受力发生应力变化时,电阻应变片也一起产生形变,使应变片的阻值发生改变,从而使加在电阻上的电压发生变化。这种应变片在受力时产生的阻值变化通常较小,一般这种应变片都组成应变电桥,并通过后续的仪表放大器进行放大,再传输给处理电路、显示或执行机构。

压力变送器根据不同的标准有不同的分类。

☆ 陶瓷压力变送器原理

按照原理可分为:

压力直接作用在陶瓷膜片的前表面,使膜片产生微小的形变,厚膜电阻印刷在陶瓷膜片的背面,连接成一个惠斯登电桥,由于压敏电阻的压阻效应,使电桥产生一个与压力成正比的高度线性、与激励电压也成正比的电压信号,根据压力量程的不同,标准的信号可标定为2.0
/ 3.0 / 3.3mV/V
等,可以和应变式传感器相兼容。通过激光标定,传感器具有很高的温度稳定性和时间稳定性,并可以和绝大多数介质直接接触。

电容式压力变送器、电阻式压力变送器、电感式压力变送器、半导体式压力变送器、高频测量的压电式压力变送器等,其中电阻式压力变送器用的最多。

☆ 扩散硅压力变送器原理

按照压力敏感元件可分为:金属式、陶瓷、扩散硅、单晶硅、蓝宝石、溅射薄膜等。

被测介质的压力直接作用于传感器的膜片上,使膜片产生与介质压力成正比的微位移,使传感器内部芯片的电阻值发生变化,利用电子线路检测这一变化,并转换输出一个对应于这一压力的标准测量信号。

其中:

☆ 溅射薄膜压力变送器原理

金属压力变送器精度差,但温度影响小,适用于温度范围广,精度要求低的领域;

在高真空度中,利用磁控技术,将绝缘材料、电阻材料以分子形式淀积在不锈钢弹性膜片上,形成分子键合的绝缘材料薄膜和电阻材料薄膜,并与弹性不锈钢膜片融为一体,再经过光刻、调阻、温度补偿等工序,在弹性不锈钢膜片上形成牢固而稳定的惠斯登电桥,当被测介质压力作用于弹性不锈钢膜片时,惠斯登电桥则产生与压力成正比的电输出信号,将信号经过放大、调节等处理,再配以适当的结构,就成为各个应用领域的压力传感器和变送器。

陶瓷压力传感器精度好一点,但受温度影响比较大,陶瓷还有个好处是耐冲击,耐腐蚀,可以用在响应的领域;

☆ 蓝宝石压力变送器原理

扩散硅压力变送精度很高,温漂也很大,所以一般都要进行温度补偿,才能用。而且即使温度补偿了过后,还是不能测量超过125℃以上的压力。不过在常温状况下,扩散硅的敏感系数是陶瓷的5倍,所以一般用在高精度测量领域;

利用应变电阻式工作原理,采用硅-蓝宝石作为半导体敏感元件,具有无与伦比的计量特性。用硅-蓝宝石半导体敏感元件制造的压力传感器和变送器,可在非常恶劣的工作条件下正常工作,并且可靠性高、精度好、温度误差极小、性价比高。

单晶硅压力变送器是工业实践中精度最高的传感器,是扩散硅的升级版,当然价格也随之升级。目前,在单晶硅压力器领域以日本横河为代表。

☆ 压电式压力变送器原理

蓝宝石压力变送器对温度变化不敏感,即使在高温条件下,也有着很好的工作特性;蓝宝石的抗辐射特性极强;无p-n
漂移;可在最恶劣的工作条件下正常工作,并且可靠性高、精度好、温度误差极小、总体性价比高;

压电传感器中主要使用的压电材料包括有石英、酒石酸钾钠和磷酸二氢胺。其中石英、二氧化硅是一种天然晶体,利用材料的压电效应,将动态应力转换为电信号。压电传感器主要应用在加速度、压力和力等的测量中,主要测量动态应力。

溅射薄膜压力变送器不存在任何胶粘剂,比粘贴式应变片传感器显示出高的长期稳定性与可靠性;受温度影响小:在温度变化100℃时,零点漂移仅为0.5%。其温度性能远远优于扩散硅式压力传感器;另外还可直接与一般的腐蚀性介质接触。

三. 压力变送器的原理

不同种类压力变送器在原理方面也有所不同。

电容式压力变送器

当压力直接作用在测量膜片的表面,使膜片产生微小的形变,测量膜片上的高精度电路将这个微小的形变变换成为与压力成正比的高度线性、与激励电压也成正比的电压信号,然后采用专用芯片将这个电压信号转换为工业标准的4-20mA电流信号或者1-5V电压信号。

扩散硅压力变送器

被测介质的压力直接作用于传感器的膜片上(一般是316L材质膜片),使膜片产生与介质压力成正比的微位移,使传感器的电阻值发生变化,和用惠斯通电路检测这一变化,并转换输出一个对应于这一压力的标准测量信号。

单晶硅压力变送器

压阻式压力传感器利用单晶硅的压阻效应而构成。采用单晶硅片为弹性元件,当压力发生变化时,单晶硅产生应变,使直接扩散在上面的应变电阻产生与被测压力成比例的变化,再由桥式电路获得相应的电压输出信号。

陶瓷压力变送器

发表评论

电子邮件地址不会被公开。 必填项已用*标注

相关文章

网站地图xml地图