壓力傳感器應(yīng)用及選用原則

前言

壓力傳感器的種類(lèi)繁多，其性能也有較大的差異，在實(shí)際生活中壓力傳感器應(yīng)用是十分廣泛的，根據(jù)具體的使用環(huán)境、條件和要求，選擇較為適用的經(jīng)濟(jì)、合理的壓力傳感器，可以起到事半功倍的效果。要了解不同領(lǐng)域壓力傳感器應(yīng)用的方向就必須先了解壓力傳感器的性能參數(shù)及其選擇原則。

壓力傳感器(壓力傳感器原理)是傳感器中最成熟傳感的技術(shù)，就市場(chǎng)銷(xiāo)售額來(lái)看，居傳感器之首，且每年增長(zhǎng)率達(dá)2%，具有廣闊的應(yīng)用前景.同技術(shù)性能的壓力傳感器應(yīng)用于不同不的測(cè)量需求己成為當(dāng)前壓力傳感器（壓力傳感器型號(hào)）發(fā)展和應(yīng)用的一個(gè)重要課題.

隨著現(xiàn)代測(cè)量和自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，市場(chǎng)上的壓力傳感器品種繁多，格及技術(shù)性能不一，格差別規(guī)價(jià)也很大.在使用者面前的問(wèn)題是，選用怎樣的壓力傳感器才能滿(mǎn)足需要？這就涉及到傳感器的選用，其原則便是以最經(jīng)濟(jì)的價(jià)格買(mǎi)到滿(mǎn)足其用途、壓力量程、精度要求、溫度范圍、電和機(jī)械要求的壓力傳感器.傳感器裝到設(shè)備上后，運(yùn)行正常、穩(wěn)定，測(cè)量準(zhǔn)確.以下是壓力傳感器應(yīng)用到不同領(lǐng)域的選擇原則。

壓力傳感器應(yīng)用到不同領(lǐng)域的選擇原則

1用途.

由于結(jié)構(gòu)不同，壓力傳感器可以分為測(cè)定絕對(duì)壓力、大氣的相對(duì)壓力和差壓.定絕對(duì)壓力時(shí)，對(duì)測(cè)傳感器內(nèi)自身帶有真空參考?jí)?，所測(cè)壓力與大氣壓無(wú)關(guān)，是相對(duì)于真空的壓力.對(duì)大氣的相對(duì)壓力是以大氣壓力為參考?jí)?，因此傳感器彈性膜一?cè)始終與大氣是連通的.由于大氣壓力與離地面的高度、四季中大氣中水汽含量的變化以及不同地點(diǎn)和組成大氣的各種氣體的含量的變化有關(guān).因此，測(cè)得的相所對(duì)壓力便與上述因素有關(guān).外，可從傳感器彈性此還膜兩側(cè)分別導(dǎo)人流體壓力，樣能測(cè)定流體不同地這點(diǎn)或流體間的差壓.對(duì)不同用途應(yīng)選用不同結(jié)構(gòu)針的壓力傳感器.

2壓力量程范圍.

壓力傳感器的壓力適用范圍是分級(jí)的.這是因?yàn)閴毫鞲衅鞯膹椥阅こ惺芰黧w壓力有一個(gè)限度.就這是通常所說(shuō)的耐壓極限，過(guò)此極限彈性膜便破裂超了.一般來(lái)說(shuō)，一傳感器都有2每0—3O的過(guò)壓能0%力.因此，品說(shuō)明書(shū)上的壓力最大量程為耐壓極限產(chǎn)的30.0—8%選用過(guò)高的壓力量程是不必要的.

壓力量程的選用應(yīng)主要考慮三個(gè)方面的因素：即傳感器的最大過(guò)壓能力、度與壓力量程的關(guān)系精和傳感器的價(jià)格與壓力量程的關(guān)系.

3精度

壓力傳感器可用作壓力計(jì)量元件或作敏感元件進(jìn)而進(jìn)行自動(dòng)控制.特別對(duì)前一用途，對(duì)它提出比較高的精度要求.由于用半導(dǎo)體芯片制成的壓力傳感器的精度受溫度的影響，因此應(yīng)注意傳感器的使用溫度范圍.

4電學(xué)要求.

恒流源和恒壓源都是通常傳感器采用的兩種激勵(lì)源. 兩種激勵(lì)方法是有區(qū)別的，作用不同.其恒流源激勵(lì)有利于熱靈敏度漂移的補(bǔ)償作用.因?yàn)闃虮垭娮杵鞯臏囟认禂?shù)為正，靈敏度溫度系而數(shù)為負(fù).流源激勵(lì)時(shí)的輸出信號(hào)電壓的溫度系數(shù)恒—是兩者的代數(shù)和.而恒壓激勵(lì)不能直接提供靈敏度溫度補(bǔ)償效果但用恒壓源激勵(lì)時(shí)可在橋外串接熱敏電阻或二極管以補(bǔ)償熱靈敏度漂移.用恒流源激勵(lì)時(shí)，這種靈敏度補(bǔ)償方法便不起作用.可見(jiàn)，壓恒源激勵(lì)和恒流源激勵(lì)相互之間不能隨意互換.

一般精度測(cè)量時(shí)用恒流源激勵(lì).恒壓源激勵(lì)時(shí)，測(cè)量的精度取決于恒壓源穩(wěn)壓器件的精度.另外，又可將壓力傳感器的激勵(lì)電源分為正比激勵(lì)和固定激勵(lì).者是將壓力傳器電橋直接接到前電源上，當(dāng)電源改變時(shí)，壓力傳感器的靈敏度和零點(diǎn)都隨之發(fā)生變化.后者內(nèi)部有一個(gè)參照電壓，壓力傳感器電橋由參照電壓供電激勵(lì).參考電壓是恒定的，與電源電壓無(wú)關(guān).要電源電壓在一指定電壓范圍只內(nèi)變化，照電壓不變.而傳感器的輸出不變，參因不受電源電壓的影響.

壓力傳感器可以用電池供電，但更普遍的是采用直流穩(wěn)壓電源技術(shù).電池供電時(shí)噪聲小，但隨電池使用，電電壓逐漸降低，供特別是當(dāng)傳感器用正比激勵(lì)時(shí)，靈敏度便逐漸減小.這就會(huì)造成讀數(shù)不準(zhǔn)。因此要采用補(bǔ)償辦法(例如壓力傳感器和AD變換器/共用一個(gè)電池供電)或者使用低功耗、電流的壓，小力傳感器，壽命電池，者測(cè)量壓力時(shí)接上電源，長(zhǎng)或測(cè)量完畢后，電池關(guān)閉節(jié)省電能.上新電池后，將換壓力傳感器需要重新校準(zhǔn)標(biāo)定.這是因?yàn)椴煌铺?hào)的電池其電動(dòng)勢(shì)、內(nèi)阻都存在一定的差異.壓力傳感器的電橋激勵(lì)電壓的變化會(huì)造成靈敏度的改變.

5作業(yè)方式

作業(yè)方式也是需要考慮的重要問(wèn)題.例如傳感器用于氣體壓力的測(cè)量與液體壓力的測(cè)量時(shí)情況便不同.氣體是可壓縮流體，奪時(shí)會(huì)貯存一定的壓縮增般普通壓力傳感器的輸出為模擬信號(hào)，近距離滿(mǎn)量程輸出電壓可達(dá)10—1O0SmV，出電流為0輸00r..1A遠(yuǎn)距離輸出信號(hào)電壓便會(huì)衰減，采用n應(yīng)電流信號(hào)輸出.經(jīng)壓力變送器將電流放大后可以輸出2m0A以下的電流信號(hào).樣，這價(jià)格就成倍增加.另外，只有經(jīng)過(guò)AD和vF變換后才能得到數(shù)字信//號(hào)和頻率信號(hào).能，減壓時(shí)又以動(dòng)能釋放出來(lái)，給傳感器彈性膜施加沖擊波.要求壓力傳感器有較大的過(guò)載能力.液體是不可壓縮流體，壓力傳感器安裝時(shí)，緊螺拴又無(wú)在擰可壓縮空間則可使液體壓力升高超過(guò)彈性膜的耐壓極限，導(dǎo)致彈性膜破裂.由于這種情況屢屢發(fā)生，也要求壓力傳感器有較大的過(guò)壓能力.壓力傳感器的工作環(huán)境惡劣時(shí)，如有大的振例動(dòng)、沖擊，的電磁干擾，傳感器提出更為嚴(yán)格的大對(duì)要求.僅過(guò)壓能力強(qiáng)，不而且要求機(jī)械密封可靠，防松動(dòng)，傳感器安裝正確.傳感器自身的引線、引腳以及外導(dǎo)線都應(yīng)加以電磁屏蔽，并將屏蔽良好接地.此外，考慮壓力傳感器與所測(cè)流體介質(zhì)的相應(yīng)容性問(wèn)題.例如傳感器的彈性膜結(jié)構(gòu)應(yīng)與腐蝕性介質(zhì)相隔開(kāi)，時(shí)采有不銹鋼波紋套傳感器，感器內(nèi)此傳用硅油作傳壓介質(zhì).傳感器檢測(cè)易燃、易爆介質(zhì)壓力時(shí)，用小激勵(lì)電流，使防止彈性膜破裂時(shí)產(chǎn)生火花、火星，增加壓力傳感器外套的耐壓能力.

6對(duì)溫度的要求.

用半導(dǎo)體芯片制備的壓力傳感器的特點(diǎn)是受溫成的種類(lèi)繁多的傳感器，都可稱(chēng)為壓力傳感器.它們?cè)诠I(yè)、事和民用等各方面得到一定的應(yīng)用.軍壓電式壓力傳感器可用來(lái)測(cè)量壓力范圍為度的影響大，不僅存在熱零點(diǎn)漂移還存在熱靈敏度漂移.溫度明顯影響壓力傳感器的精度.了消除溫為度的影響，需應(yīng)用各種溫度補(bǔ)償技術(shù).度范圍越就溫寬.補(bǔ)償技術(shù)難度越大，且校準(zhǔn)工作量越大，能保所證的全溫度范圍的精度便越低.為此應(yīng)根據(jù)壓力傳感器所應(yīng)用的實(shí)際溫度范圍和精度要求提出合理的要求.

7對(duì)壓力密封的要求.

通常用的壓力密封是橡膠墊(或稱(chēng)0型環(huán))環(huán)、氧樹(shù)脂、四氟乙烯墊、孔配合、螺紋配合及焊聚錐管接等方式.用的密封材料決定了壓力傳感器的工所作溫度范圍.

總結(jié)

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，我國(guó)壓力傳感器應(yīng)用領(lǐng)域也在迅速擴(kuò)大，其傳感技術(shù)也在蓬勃發(fā)展。由于壓力傳感技術(shù)所涉及的技術(shù)廣泛，幾乎滲透到各個(gè)專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域，因此，對(duì)壓力傳感器新理論的探討、技術(shù)與新方法的應(yīng)用、新材料和新工藝的研究將成為發(fā)展趨勢(shì)。本文主要介紹了壓力傳感器應(yīng)用到不同領(lǐng)域的幾大選用原則。