选择压力传感器时忽略的3个设计考虑因素


2018年4月12日

通过汤姆丽斯

一般工业-两名工程师在干净明亮的熔炉区域- 640x320当首次为新项目或设备选择压力传感器时,设计人员通常会关注关键设计参数,如压力范围、电气输出、介质兼容性和环境条件。然而,在为应用程序做出明智选择时,这些参数并不是唯一需要考虑的参数。在选择压力传感器时,有三个设计考虑因素经常被忽视:传输介质(充油vs非充油),结构和传感技术类型。

1)转移介质(充油vs不充油)

在压力传感行业中,有许多不同的传感器技术,但所有的传感器都可以分为两类:充油、非充油。充油传感器是指在膜片和传感元件之间使用油作为传输介质的传感器,通常是基于MEMS的电子传感器。

充油传感器吸引了许多制造业应用,由于其材料兼容性,低成本,易于实现成一个完整的传感器设计。尽管这些传感器正变得越来越普遍,但选择充满油的传感器而不是不充满油的传感器有几个缺点。

充油设计的最大缺点是故障成本高。如果传感膜片由于超压或制造缺陷而破裂,则油可能泄漏到应用程序中并污染系统。如果石油进入系统,它可能会损坏价值数千美元,甚至数百万美元的关键部件,这取决于应用程序(例如。燃料电池).不幸的是,许多系统一旦被石油污染就无法修复。非充油设计消除了由于故障造成污染的可能性,并且可以承受更高的超压峰值。

2)稳健建设

当选择压力传感器在美国,换能器在应用中持续使用的时间长度是一个关键问题。选择全焊接结构的换能器可以实现坚固的设计,在困难的应用中提供长寿命。此外,还要考虑焊接在外壳上的连接器的坚固性。在现场,这些单元经常暴露在不理想的环境中,这可能会损害传感器的操作。

确保制造商提供广泛的压力接头选择,包括1/4”和1/8”NPT等标准,以及在需要时提供定制工艺接头的能力。一些传感器需要保护免受湿度的影响,以防止连接器针脚周围的腐蚀,而更坚固的传感器设计可以受到潮湿环境的影响。

如果保护换能器免受恶劣环境的影响是一个问题,请找到一个具有入口保护(IP)等级的换能器,以满足安装的需要。换能器有各种各样的额定值。具有IP65等级的换能器提供了完全的保护,防止灰尘的渗透和水从喷嘴的投影。

塞特拉-博客:牌汽车NEMA和IP等级之间有什么区别?

具有IP67等级的换能器可以防止灰尘和暂时浸入水的影响。IP69K等级适用于高压,高温应用。如果有液体进入的风险,密封电缆是必须的。如果可能的话,避免油填充传感器,因为它增加了具有不同热系数的额外材料,可能会增加传感器的不稳定性。

点击这里学习如何解释IP评级表。

3)鲁棒传感技术薄膜传感器示意图

一个健壮的电路设计对不同的人来说意味着不同的东西,但总的来说,最重要的因素是可靠性、稳定性和对极端环境条件的保护。今天,溅射薄膜和可变电容技术被认为是最先进的工业应用。

薄膜传感器采用久经验证的惠斯通电桥原理。在这个设计中,分子层溅射到一个17-4或316L不锈钢隔膜,电路蚀刻提供优秀的电阻定义和均匀性。溅射薄膜技术允许设计简单,高精度和紧凑的应变片沉积在传感膜片的背面。可变电容式传感器示意图

塞特拉-的牌汽车电容式压力传感器是专业设计的改编,简单,耐用从根本上稳定装置:电容器。在典型的Setra结构中,紧凑的外壳包含两个紧密间隔、平行、电隔离的金属表面,其中一个本质上是一个隔膜,能够在压力下轻微弯曲。

这些牢固固定的表面(或板)被安装起来,因此,由施加压力的微小变化引起的轻微机械弯曲,改变了它们之间的间隙(实际上,创造了一个可变电容器)。由此产生的电容变化由灵敏的线性比较电路(采用专有定制设计的asic)检测,该电路放大并输出成比例的高电平信号。

塞特拉-博客:牌汽车电容是什么?

这两种测量原理实际上都消除了漂移,同时提供了增强的灵敏度。这些技术采用了紧凑的设计,具有良好的温度稳定性。基于薄膜和电容的传感器都提供了与压力输入线性和成比例的模拟输出,具有高精度和高性能。

最后一条建议:选择提供多种技术的供应商。每个应用程序都有不同的设计考虑,这可能决定使用一种技术而不是另一种技术。例如,对于较低的压力范围和高超压应用,电容是理想的选择。然而,对于更高的压力和更高的振动应用,设计工程师可能倾向于薄膜式传感器。

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