壓力傳感器的分類(lèi)、工作原理、安裝問(wèn)題及注意事項(xiàng)
壓力傳感器的分類(lèi)、工作原理、安裝問(wèn)題及注意事項(xiàng)
定義：
壓力傳感器(Pressure Transducer)是能感受壓力信號(hào)，并能按照一定的規(guī)律將壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換成可用的輸出的電信號(hào)的器件或裝置。壓力傳感器通常由壓力敏感元件和信號(hào)處理單元組成。按不同的測(cè)試壓力類(lèi)型，壓力傳感器可分為表壓傳感器、差壓傳感器和絕壓傳感器。壓力傳感器是工業(yè)實(shí)踐中為常用的一種傳感器，其廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)自控環(huán)境，涉及水利水電、鐵路交通、智能建筑、生產(chǎn)自控、航空航天、軍工、石化、油井、電力、船舶、機(jī)床、管道等眾多行業(yè)，下面就簡(jiǎn)單介紹一些常用傳感器原理及其應(yīng)用。另有醫(yī)用壓力傳感器。
分類(lèi)：
多傳感器信息融合技術(shù)的基本原理就像人的大腦綜合處理信息的過(guò)程一樣，將各種傳感器進(jìn)行多層次、多空間的信息互補(bǔ)和優(yōu)化組合處理，終產(chǎn)生對(duì)觀測(cè)環(huán)境的一致性解釋。在這個(gè)過(guò)程中要充分地利用多源數(shù)據(jù)進(jìn)行合理支配與使用，而信息融合的終目標(biāo)則是基于各傳感器獲得的分離觀測(cè)信息，通過(guò)對(duì)信息多級(jí)別、多方面組合導(dǎo)出更多有用信息。這不僅是利用了多個(gè)傳感器相互協(xié)同操作的優(yōu)勢(shì)，而且也綜合處理了其它信息源的數(shù)據(jù)來(lái)提高整個(gè)傳感器系統(tǒng)的智能化。
壓力傳感器是使用為廣泛的一種傳感器。傳統(tǒng)的壓力傳感器以機(jī)械結(jié)構(gòu)型的器件為主，以彈性元件的形變指示壓力，但這種結(jié)構(gòu)尺寸大、質(zhì)量重，不能提供電學(xué)輸出。隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，半導(dǎo)體壓力傳感器也應(yīng)運(yùn)而生。其特點(diǎn)是體積小、質(zhì)量輕、準(zhǔn)確度高、溫度特性好。特別是隨著MEMS技術(shù)的發(fā)展，半導(dǎo)體傳感器向著微型化發(fā)展，而且其功耗小、可靠性高。
工作原理：
1、壓阻式壓力傳感器
電阻應(yīng)變片是壓阻式應(yīng)變傳感器的主要組成部分之一。金屬電阻應(yīng)變片的工作原理是吸附在基體材料上應(yīng)變電阻隨機(jī)械形變而產(chǎn)生阻值變化的現(xiàn)象，俗稱為電阻應(yīng)變效應(yīng)。
2、陶瓷壓力傳感器
陶瓷壓力傳感器基于壓阻效應(yīng)，壓力直接作用在陶瓷膜片的前表面，使膜片產(chǎn)生微小的形變，厚膜電阻印刷在陶瓷膜片的背面，連接成一個(gè)惠斯通電橋，由于壓敏電阻的壓阻效應(yīng)，使電橋產(chǎn)生一個(gè)與壓力成正比的高度線性、與激勵(lì)電壓也成正比的電壓信號(hào)，標(biāo)準(zhǔn)的信號(hào)根據(jù)壓力量程的不同標(biāo)定為2.0/3.0/3.3mV/V等，可以和應(yīng)變式傳感器相兼容。
3、擴(kuò)散硅壓力傳感器：
擴(kuò)散硅壓力傳感器工作原理也是基于壓阻效應(yīng)，利用壓阻效應(yīng)原理，被測(cè)介質(zhì)的壓力直接作用于傳感器的膜片上(不銹鋼或陶瓷)，使膜片產(chǎn)生與介質(zhì)壓力成正比的微位移，使傳感器的電阻值發(fā)生變化，利用電子線路檢測(cè)這一變化，并轉(zhuǎn)換輸出一個(gè)對(duì)應(yīng)于這一壓力的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量信號(hào)。
4、藍(lán)寶石壓力傳感器：
利用應(yīng)變電阻式工作原理，采用硅-藍(lán)寶石作為半導(dǎo)體敏感元件，具有的計(jì)量特性。因此，利用硅-藍(lán)寶石制造的半導(dǎo)體敏感元件，對(duì)溫度變化不敏感，即使在高溫條件下，也有著很好的工作特性;藍(lán)寶石的抗輻射特性*;另外，硅-藍(lán)寶石半導(dǎo)體敏感元件，無(wú)p-n漂移。
5、壓電式壓力傳感器：
壓電效應(yīng)是壓電傳感器的主要工作原理，壓電傳感器不能用于靜態(tài)測(cè)量，因?yàn)榻?jīng)過(guò)外力作用后的電荷，只有在回路具有無(wú)限大的輸入阻抗時(shí)才得到保存。實(shí)際的情況不是這樣的，所以這決定了壓電傳感器只能夠測(cè)量動(dòng)態(tài)的應(yīng)力。
安裝問(wèn)題：
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(dāng)而引起的，如果將傳感器強(qiáng)行安裝在過(guò)小的孔或形狀不規(guī)則的孔中，就有可能造成傳感器的震動(dòng)膜受到?jīng)_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(guò)高就容易引起高溫熔體壓力傳感器的滑脫，為防止這種現(xiàn)象發(fā)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(guò)適當(dāng)?shù)膬x表， 在普通大氣壓和標(biāo)準(zhǔn)溫度條件下，核實(shí)壓力傳感器的頻率反應(yīng)值。
(2) 核實(shí)壓力傳感器的編碼與相應(yīng)的頻率反應(yīng)信號(hào)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(hào)和具體安裝位置， 需按充氣網(wǎng)的各個(gè)充氣段來(lái)考慮。
(1) 壓力傳感器必須沿著線纜進(jìn)行安裝， hao安裝在線纜接頭處。
(2) 每條線纜裝設(shè)壓力傳感器不少于4個(gè)， 靠近電話局的兩個(gè)壓力傳感器， 相距不應(yīng)大干200m。
(3) 每條線纜的始端和末端分別安裝1個(gè)。
(4) 每條線纜的分支點(diǎn)應(yīng)裝1個(gè)， 如果兩個(gè)分支點(diǎn)相距較近(小于100 m)，可只裝1個(gè)。
(5) 線纜敷設(shè)方式(架空、地下)改變處應(yīng)裝1個(gè)
(6) 對(duì)無(wú)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(shù)不少于4個(gè)。
(7) 為了便于確定壓力傳感器故障點(diǎn)， 除在起點(diǎn)安裝壓力傳感器外，距起點(diǎn)150~200m處，還要另外安裝1個(gè)當(dāng)然在設(shè)計(jì)中， 一定要考慮經(jīng)濟(jì)與技術(shù)的因素， 在不需要安裝壓力傳感器的地方，則應(yīng)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(guò)程中，其螺紋部分就很容易受到磨損，這不僅會(huì)影響設(shè)備的密封性能，而且使傳感器不能充分發(fā)揮作用，甚至還可能產(chǎn)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(yè)標(biāo)準(zhǔn)1/2-20UNF2B)，通?？梢圆捎冒惭b孔測(cè)量?jī)x對(duì)安裝孔進(jìn)行檢測(cè)，以做出適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。
注意事項(xiàng)：
首先，要避免變送器跟具有腐蝕性和溫度過(guò)高的介質(zhì)接觸以避免損壞它;導(dǎo)壓管安裝的位置hao是在溫度波動(dòng)較小的場(chǎng)合;在測(cè)量一些介質(zhì)具有很高的溫度的時(shí)候，必須要接上冷凝器，這是因?yàn)橐苊庾兯推髟诠ぷ鞯臅r(shí)候溫度超過(guò)一定的限度;要保持好導(dǎo)管里的暢通無(wú)阻;在寒冷的冬天使用時(shí)，如果變送器安裝在室外的話，還得注意采取好防凍的措施，這是為了不讓引壓口里的液體因?yàn)榻Y(jié)冰的緣故導(dǎo)致它的體積膨脹起來(lái)，這樣容易損害傳感器;使用者在接線的時(shí)候，要把電纜穿過(guò)防水的接頭又或者是繞性管然后將密封螺帽給擰緊，這是可以防止液體這些東西經(jīng)過(guò)電纜滲漏到變送器的殼體里面?，F(xiàn)在來(lái)說(shuō)一下在測(cè)量液體壓力和氣體壓力時(shí)的注意事項(xiàng)，大家要區(qū)分清楚。在測(cè)量液體壓力的時(shí)候，取壓口必須要開(kāi)在流程管道的側(cè)面的地方，這是為了防止有渣滓沉淀的緣故，還有這個(gè)時(shí)候安裝變送器的地方應(yīng)該防止有其他液體的沖擊，避免傳感器因?yàn)槭艿降膲毫^(guò)大而損壞。而在測(cè)量氣體壓力的時(shí)候，這個(gè)取壓口就必須開(kāi)在流程管道的頂端位置，注意這是跟測(cè)量液體壓力的時(shí)候的差異，然后變送器必須要安裝在流程管道的上部，這是方便已經(jīng)積累的液體可以容易地注入到流程管道中去。
在日常生活中使用和購(gòu)買(mǎi)壓力傳感器都需要都它有一定的了解，特別在使用的時(shí)候，如果沒(méi)有了解好注意事項(xiàng)的話，很容易導(dǎo)致機(jī)器發(fā)生故障或者損壞傳感器現(xiàn)象的發(fā)生，又或者是導(dǎo)致測(cè)量度下降甚至數(shù)據(jù)有誤。
