在选择压力传感器时被忽视的设计考虑


2018年4月12日,

通过汤姆丽斯

一般工业-两个工程师在清洁明亮的熔炉区域- 640x320当首次为新项目或设备选择压力传感器时,设计师通常关注关键设计参数,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的选择时,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略:传输介质(充油vs非充油),结构和传感技术类型。

1)传输介质(充油vs不充油)

在压力传感行业,有许多不同的传感器技术,但所有的传感器可以分为两类:油填充,非油填充。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应用,因为它材料兼容性,成本低,易于实现到一个完整的传感器设计。虽然这些传感器变得越来越普遍,但选择充油传感器比非充油传感器有几个缺点。

充油设计的最大缺点是故障的高成本。如果传感膜片由于超压或制造缺陷而破裂,油就会泄漏到应用程序中,污染系统。如果石油进入系统,它会损坏价值数千甚至数百万美元的关键部件,这取决于应用程序。燃料电池).不幸的是,许多系统一旦被石油污染就无法修复。无油填充设计消除了由于故障造成污染的可能性,可以承受更高的超压峰值。

2)强大的施工

当选择一个压力传感器,传感器在应用中的持续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健壮的设计,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,这可能危及传感器的操作。

确保制造商提供广泛的压力配件选择,包括1/4”和1/8”NPT等标准,以及在需要时提供定制工艺配件的能力。一些换能器需要防止潮湿,以防止连接器插脚周围的腐蚀,而更坚固的换能器设计可以受潮湿环境的影响。

如果要保护换能器不受恶劣环境的影响,请寻找一个具有入口保护(IP)等级的换能器,以满足安装的需要。传感器有各种各样的等级可供选择。等级为IP65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。

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IP67等级的换能器可以防止灰尘和暂时浸泡水的影响。IP69K等级适用于高压、高温应用。如果液体进入是危险的,密封电缆是必须的。在可能的情况下,避免充满油的换能器,因为它添加了具有不同热系数的额外材料,可能会增加换能器的不稳定性。

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3)鲁棒传感技术薄膜传感器图

一个健壮的电路设计对不同的人有不同的意义,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。

薄膜传感器采用了久经验证的惠斯通电桥原理。在这种设计中,分子层溅射到一个17-4或316L不锈钢隔膜,并且电路被蚀刻以提供优良的电阻定义和均匀性。溅射薄膜技术允许设计简单,高度精确和紧凑的应变计沉积在传感隔膜的背面。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设计娴熟的改编是简单、耐用的吗从根本上稳定装置:电容器。在典型的Setra结构中,一个紧凑的外壳包含两个紧密间隔的、平行的、电隔离的金属表面,其中一个本质上是一个膜片,能够在压力下轻微弯曲。

这些牢固固定的表面(或板)是安装的,因此由施加压力的微小变化引起的组件的轻微机械弯曲改变了它们之间的间隙(实际上,创建了一个可变电容)。电容的变化由灵敏的线性比较器电路(采用专有定制的asic)检测,放大并输出成比例的高电平信号。

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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。这些技术结合了紧凑的设计和良好的温度稳定性。薄膜和电容型传感器都提供线性和正比于压力输入的模拟输出,具有较高的精度和性能。

最后一条建议:选择一个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因素,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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