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如何選擇差壓傳感器

系統制(zhi)造(zao)商正在提供(gong)有史以來節能的(de)汽車、飛機、汽輪(lun)機和(he)燃(ran)氣發動機，以及(ji)相關部件。這在很大程度是(shi)因為制(zhi)造(zao)商對(dui)這些(xie)產(chan)品日益(yi)增長的(de)嚴格測(ce)試和(he)測(ce)量要求。差壓(ya)傳感(gan)器是(shi)要求高可靠性，可重復性和(he)高精度的(de)應(ying)用工藝中的(de)一部分。

差壓傳(chuan)感(gan)(gan)器通(tong)常被用(yong)于試(shi)驗臺、風洞、泄(xie)漏(lou)檢測系統和其他(ta)(ta)應用(yong)中。每種(zhong)應用(yong)的工程(cheng)師都在(zai)尋求(qiu)對他(ta)(ta)們所(suo)在(zai)行業(ye)十分重要的傳(chuan)感(gan)(gan)器改進。

當今差壓傳(chuan)(chuan)感器的性(xing)能已經提(ti)高到(dao)可(ke)為嚴苛應用提(ti)供解決方案。本文說明了在選擇用于微壓差，關(guan)鍵(jian)壓力(li)應用的傳(chuan)(chuan)感器時，需要注(zhu)意(yi)的6個(ge)特性(xing)和考慮事項。

1.方向效應

不(bu)正(zheng)(zheng)(zheng)確的(de)安裝(zhuang)、振(zhen)動、甚至(zhi)系統維護都會導致傳(chuan)(chuan)(chuan)感(gan)(gan)(gan)器(qi)(qi)的(de)方(fang)位變(bian)化(hua)(hua)，這被稱為方(fang)向效(xiao)(xiao)應。一直以來，方(fang)向效(xiao)(xiao)應對于其(qi)他(ta)類型的(de)傳(chuan)(chuan)(chuan)感(gan)(gan)(gan)技術都是個問(wen)題。即使是正(zheng)(zheng)(zheng)確安裝(zhuang)的(de)傳(chuan)(chuan)(chuan)感(gan)(gan)(gan)器(qi)(qi)也會有(you)邊緣(yuan)重(zhong)力(li)(li)(li)(li)效(xiao)(xiao)應，因為傳(chuan)(chuan)(chuan)感(gan)(gan)(gan)器(qi)(qi)旋轉(zhuan)180度會從(cong)正(zheng)(zheng)(zheng)重(zhong)力(li)(li)(li)(li)變(bian)為負重(zhong)力(li)(li)(li)(li)，從(cong)而造成2G的(de)受力(li)(li)(li)(li)變(bian)化(hua)(hua)。這種情況下，傳(chuan)(chuan)(chuan)感(gan)(gan)(gan)器(qi)(qi)無法將重(zhong)力(li)(li)(li)(li)對其(qi)施(shi)加的(de)力(li)(li)(li)(li)與通過壓(ya)力(li)(li)(li)(li)端口(kou)施(shi)加的(de)力(li)(li)(li)(li)區分開來。因此，傳(chuan)(chuan)(chuan)感(gan)(gan)(gan)器(qi)(qi)會將重(zhong)力(li)(li)(li)(li)加權影(ying)響與端口(kou)壓(ya)力(li)(li)(li)(li)相結(jie)合，并(bing)發送錯誤的(de)信(xin)號。

對(dui)于(yu)填(tian)充了硅(gui)油(you)或者其(qi)他(ta)隔離介質(zhi)的(de)(de)(de)傳(chuan)感(gan)器(qi)(qi)(qi)，傳(chuan)感(gan)器(qi)(qi)(qi)旋轉時的(de)(de)(de)方向效應(ying)會(hui)更加明顯。這些傳(chuan)感(gan)器(qi)(qi)(qi)的(de)(de)(de)隔膜重(zhong)量及填(tian)充液體的(de)(de)(de)重(zhong)量都會(hui)對(dui)傳(chuan)感(gan)器(qi)(qi)(qi)造(zao)成(cheng)影響。同樣，傳(chuan)感(gan)器(qi)(qi)(qi)無(wu)法(fa)測(ce)量到真正(zheng)的(de)(de)(de)壓力，會(hui)發送(song)帶方位變化影響的(de)(de)(de)錯誤值。

幸運的(de)(de)(de)(de)是，一些(xie)傳(chuan)感(gan)器采(cai)用(yong)十(shi)(shi)分輕薄的(de)(de)(de)(de)電(dian)容隔膜并且沒有填(tian)充液體，這使得重力對它(ta)(ta)們(men)的(de)(de)(de)(de)影響被降(jiang)到比較低(di)。因此，這些(xie)傳(chuan)感(gan)器可(ke)以(yi)安裝在(zai)任意方(fang)向(xiang)(xiang)上，并確(que)信它(ta)(ta)們(men)會(hui)提(ti)供高度可(ke)靠的(de)(de)(de)(de)測量值(zhi)，這對干空間十(shi)(shi)分珍貴的(de)(de)(de)(de)安裝尤(you)其有用(yong)，為實現最(zui)佳安裝，傳(chuan)感(gan)器的(de)(de)(de)(de)安裝方(fang)向(xiang)(xiang)應當與它(ta)(ta)校(xiao)準(zhun)(zhun)時(shi)的(de)(de)(de)(de)方(fang)向(xiang)(xiang)相(xiang)同。例如，如果工廠(chang)校(xiao)準(zhun)(zhun)時(shi)為壓力端(duan)口向(xiang)(xiang)下的(de)(de)(de)(de)垂直(zhi)位置，則建(jian)議在(zai)現場安裝時(shi)采(cai)用(yong)同樣的(de)(de)(de)(de)方(fang)式，以(yi)最(zui)大限度降(jiang)低(di)方(fang)向(xiang)(xiang)效應。當無法這樣做時(shi)，可(ke)以(yi)通過手動調(diao)節(jie)傳(chuan)感(gan)器的(de)(de)(de)(de)零點(dian)偏(pian)移(yi)(yi)或者通過安全(quan)校(xiao)準(zhun)(zhun)鍵來補償 最(zui)小零點(dian)偏(pian)移(yi)(yi)的(de)(de)(de)(de)漂移(yi)(yi)。外(wai)超壓或者大泄 漏(lou)的(de)(de)(de)(de)應用(yong)。如果發生這種(zhong)情況，傳(chuan)感(gan)器仍會(hui)繼(ji)續(xu)正(zheng)常工作(zuo)。

2.振動

類似的，來自附近電機或者風扇的低(di)頻振(zhen)動也(ye)會(hui)對正確定(ding)位的傳感器(qi)造(zao)成影響。例如，充油傳感器(qi)中的液體可能會(hui)拾取(qu)低(di)頻振(zhen)動，并向(xiang)隔膜施加(jia)一個(ge)慣性負載，這會(hui)被(bei)誤認(ren)為是過程壓力(li)變(bian)化。

為 了(le)避免這(zhe)種振動(dong)效(xiao)應，最終用戶(hu)需要(yao)將傳(chuan)感器(qi)安(an)裝在(zai)遠端(duan)的(de)(de)安(an)靜區(qu)(qu)域(yu)。同樣的(de)(de)，如果(guo)參(can)考端(duan)口與(yu)大(da)氣連(lian)通(tong)，則(ze)它需要(yao)連(lian)接到一(yi)(yi)個(ge)(ge)沒有振動(dong)噪聲和風的(de)(de)區(qu)(qu)域(yu)。對于風洞，由于安(an)裝了(le)一(yi)(yi)個(ge)(ge)皮托(tuo)管(guan)，因此(ci)兩(liang)個(ge)(ge)壓(ya)力端(duan)口都(dou)可通(tong)過軟管(guan)或者半軟管(guan)連(lian)接到遠程安(an)裝的(de)(de)傳(chuan)感器(qi)，從而(er)防(fang)止空(kong)氣擾(rao)動(dong)噪聲或者機(ji)械振動(dong)被傳(chuan)導給傳(chuan)感器(qi)。

工程師可(ke)(ke)以考慮使用(yong)專為最大限度(du)減小方向和振動問題而設(she)計(ji)的電容傳感器(qi)，這種傳感器(qi)使用(yong)拉伸不銹鋼隔(ge)膜(mo)并且沒有(you)填充液體。的重(zhong)力影響(xiang)是(shi)隔(ge)膜(mo)的重(zhong)量，這雖然不可(ke)(ke)忽視(shi)，但是(shi)影響(xiang)非常(chang)小并且可(ke)(ke)以方便地在現場進行補償。

3.過壓保護

過(guo) 壓(ya)保護和(he)反向壓(ya)力(li)(li)(li)保護一(yi)直是泄(xie)(xie)漏(lou)檢測(ce)系(xi)統制(zhi)造商(shang)(shang)最重視(shi)的(de)問題(ti)。這些(xie)系(xi)統尋求在(zai)微(wei)壓(ya)差和(he)高靜態(tai)壓(ya)力(li)(li)(li)應用(yong)中的(de)小(xiao)泄(xie)(xie)漏(lou)速(su)率(lv)。泄(xie)(xie)漏(lou)檢測(ce)制(zhi)造商(shang)(shang)始終希望測(ce)量(liang)越(yue)(yue)來(lai)越(yue)(yue)低(di)的(de)泄(xie)(xie)漏(lou)速(su)率(lv)。由于泄(xie)(xie)漏(lou)速(su)率(lv)與壓(ya)差直接成正比，這些(xie)制(zhi)造商(shang)(shang)希望能夠測(ce)量(liang)越(yue)(yue)來(lai)越(yue)(yue)小(xiao)的(de)壓(ya)差。為實現該目標，需要將靜態(tai)測(ce)試壓(ya)力(li)(li)(li)增加(jia)到更高。

不幸的是(shi)，在微(wei)壓(ya)差和非常高的靜(jing)態壓(ya)力情況下，出現意(yi)外超樂的傳(chuan)感器可能會需(xu)要重新校(xiao)準，而且(qie)更有(you)可能的是(shi)會變得無效(xiao)。如果被測系統中(zhong)發生大泄漏也會導(dao)致相(xiang)后的結果。

最 新(xin)(xin)一代的(de)(de)(de)傳(chuan)感器必須解決這些問題。因此(ci)，傳(chuan)感器變得更(geng)加(jia)堅固。它們(men)可(ke)承受相對更(geng)高的(de)(de)(de)過壓(ya)范圍，無論(lun)是正向(xiang)(xiang)(xiang)(過程)還是負向(xiang)(xiang)(xiang)(參考)。這是一個非常重要的(de)(de)(de)新(xin)(xin)特(te)點。以前，傳(chuan)感器只在(zai)正向(xiang)(xiang)(xiang)有過壓(ya)保(bao)護。但是反向(xiang)(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)泄(xie)漏(lou)(lou)可(ke)能(neng)會導(dao)致傳(chuan)感器的(de)(de)(de)反向(xiang)(xiang)(xiang)過壓(ya)。在(zai)兩(liang)個方(fang)向(xiang)(xiang)(xiang)上都(dou)有充分(fen)保(bao)護的(de)(de)(de)傳(chuan)感器適用干可(ke)能(neng)會發生(sheng)意(yi)外(wai)超壓(ya)或者大泄(xie) 漏(lou)(lou)的(de)(de)(de)應(ying)用。如果發生(sheng)這種情況(kuang)，傳(chuan)感器仍(reng)會繼續(xu)正常工(gong)作。

傳感(gan)器可(ke)承受(shou)(shou)其額定耐(nai)(nai)受(shou)(shou)壓(ya)力(li)(li)(如(ru)(ru)150 PSI)的(de)意外過床，然后(hou)恢(hui)復到(dao)正常狀(zhuang)態。如(ru)(ru)果超出(chu)耐(nai)(nai)受(shou)(shou)壓(ya)力(li)(li)，則(ze)隔膜(mo)可(ke)能會變形(xing)，導致零(ling)點漂移。如(ru)(ru)果任何一個(ge)端口的(de)壓(ya)力(li)(li)超出(chu)破裂壓(ya)力(li)(li)(例(li)如(ru)(ru)300 PSI)，都會破壞傳感(gan)器室，導致焊縫(feng)失效、密封件泄(xie)漏或者隔

膜或外殼破裂。

OME和(he)應(ying)用(yong)工程師必須了解傳感(gan)器的耐受(shou)壓力和(he)破(po)裂(lie)壓力限值(zhi)。此外，他們還(huan)必須明自他們自己的系統(tong)可能會意(yi)(yi)外通風(feng)，或者測(ce)試設備的部(bu)件沒(mei)有(you)密閉，這都可能會損壞傳感(gan)器。因此，他們應(ying)當使用(yong)小巧(qiao)，堅固，在(zai)兩個方向(xiang)都有(you)充分保護的不銹鋼傳感(gan)器，從(cong)而承受(shou)這些意(yi)(yi)外情況。

4.管路壓力影響

除了過壓(ya)(ya)外，還需(xu)要考慮管路(lu)壓(ya)(ya)力(li)(li)的(de)變(bian)化，特別是在靜(jing)(jing)態(tai)管路(lu)壓(ya)(ya)力(li)(li)較高的(de)泄漏檢測(ce)應(ying)(ying)(ying)用(yong)中。管路(lu)壓(ya)(ya)力(li)(li)是施加到傳感(gan)器(qi)端口(kou)上的(de)絕對壓(ya)(ya)力(li)(li)。然(ran)而(er)，靜(jing)(jing)態(tai)管路(lu)壓(ya)(ya)力(li)(li)的(de)一(yi)些(xie)變(bian)化可能會導致傳感(gan)器(qi)外形產生(sheng)輕微的(de)應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)變(bian)形。這些(xie)應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)反過來會改變(bian)傳感(gan)器(qi)的(de)校(xiao)準響應(ying)(ying)(ying)，影響傳感(gan)器(qi)的(de)零點和量程。最(zui)新一(yi)代的(de)傳感(gan)器(qi)采用(yong)的(de)設計可顯著(zhu)降低(di)靜(jing)(jing)態(tai)壓(ya)(ya)力(li)(li)對感(gan)測(ce)元件造(zao)成的(de)應(ying)(ying)(ying)變(bian)。尋找具有(you)額定低(di)壓(ya)(ya)效應(ying)(ying)(ying)的(de)傳感(gan)器(qi)，例如2%FS/100PSIG。

幸運的(de)是(shi)，管路壓力導(dao)致(zhi)的(de)誤差可以通(tong)(tong)過(guo)設(she)備重(zhong)新校(xiao)準或(huo)者重(zhong)新歸零校(xiao)正(zheng)。這可以通(tong)(tong)過(guo)電位(wei)計來手(shou)動完成，或(huo)者也可以使用帶小型(xing)(xing)校(xiao)準按(an)鍵的(de)高級型(xing)(xing)號(hao)(配備安(an)裝在傳感器上的(de)數字(zi)顯示(shi)器)進(jin)行簡單安(an)全(quan)的(de)校(xiao)正(zheng)調整，校(xiao)準鍵功能包括(kuo)零點，量程(cheng)的(de)重(zhong)置，以及恢(hui)復(fu)工廠設(she)置。

5.響應時間

響(xiang) 應時(shi)(shi)間(jian)是另一(yi)個重要(yao)因素(su)，特別是對于壓(ya)力(li)(li)控制和風洞應用。傳(chuan)感器(qi)的(de)響(xiang)應時(shi)(shi)間(jian)(傳(chuan)感器(qi)從響(xiang)應一(yi)個施加壓(ya)力(li)(li)，到(dao)產(chan)生輸出信號的(de)時(shi)(shi)間(jian)間(jian)隔(ge))主要(yao)由(you)傳(chuan)感器(qi)感測(ce)(ce)(ce)元(yuan)件(jian)采用的(de)技(ji)術和電(dian)(dian)子元(yuan)件(jian)決定。使用電(dian)(dian)容(rong)感測(ce)(ce)(ce)技(ji)術的(de)隔(ge)膜(mo)通(tong)常響(xiang)應非(fei)常快速。它們(men)通(tong)過傳(chuan)感電(dian)(dian)容(rong)器(qi)兩端的(de)電(dian)(dian)壓(ya)變化(hua)(hua)(hua)來檢測(ce)(ce)(ce)和測(ce)(ce)(ce)量壓(ya)力(li)(li)，電(dian)(dian)容(rong)器(qi)的(de)一(yi)個極板是能夠反映施 加壓(ya)力(li)(li)輕微變化(hua)(hua)(hua)的(de)膜(mo)片。造成(cheng)的(de)電(dian)(dian)容(rong)變化(hua)(hua)(hua)會被傳(chuan)感器(qi)的(de)電(dian)(dian)子元(yuan)件(jian)檢測(ce)(ce)(ce)到(dao)，該電(dian)(dian)子元(yuan)件(jian)經過線性化(hua)(hua)(hua)、熱補償、調制，會輸出成(cheng)比例的(de)高(gao)水平信號。

對(dui) 快(kuai)速(su)(su)(su)響(xiang)(xiang)應(ying)(ying)(ying)(ying)時(shi)間的(de)(de)(de)需求(qiu)取決于應(ying)(ying)(ying)(ying)用(yong)。例(li)如，在(zai)測(ce)(ce)量動(dong)(dong)態(tai)氣流速(su)(su)(su)度變化(hua)的(de)(de)(de)風(feng)洞(dong)應(ying)(ying)(ying)(ying)用(yong)中，傳感器(qi)的(de)(de)(de)信號(hao)輸(shu)(shu)出必須(xu)隨(sui)著風(feng)速(su)(su)(su)變化(hua)，因此需要(yao)(yao)(yao)快(kuai)速(su)(su)(su)的(de)(de)(de)響(xiang)(xiang)應(ying)(ying)(ying)(ying)時(shi)間。對(dui)于大多數(shu)試(shi)驗 臺、泄(xie)漏檢(jian)測(ce)(ce)和風(feng)洞(dong)應(ying)(ying)(ying)(ying)用(yong)，10-80毫(hao)米(mi)的(de)(de)(de)響(xiang)(xiang)應(ying)(ying)(ying)(ying)時(shi)間通(tong)(tong)常(chang)(chang)是(shi)(shi)可(ke)以接受的(de)(de)(de)，對(dui)干響(xiang)(xiang)應(ying)(ying)(ying)(ying)時(shi)間不(bu)那么重(zhong)要(yao)(yao)(yao)的(de)(de)(de)常(chang)(chang)規處理和監(jian)測(ce)(ce)應(ying)(ying)(ying)(ying)用(yong)，通(tong)(tong)常(chang)(chang)響(xiang)(xiang)應(ying)(ying)(ying)(ying)時(shi)間是(shi)(shi)若干秒(miao)鐘，而不(bu)是(shi)(shi)若干 毫(hao)秒(miao)。在(zai)設(she)計系統時(shi)，理解壓力(li)傳感器(qi)的(de)(de)(de)響(xiang)(xiang)應(ying)(ying)(ying)(ying)時(shi)間需求(qiu)是(shi)(shi)十分重(zhong)要(yao)(yao)(yao)的(de)(de)(de)，并不(bu)總是(shi)(shi)越(yue)(yue)快(kuai)越(yue)(yue)好，如果傳感器(qi)響(xiang)(xiang)應(ying)(ying)(ying)(ying)速(su)(su)(su)度過(guo)(guo)快(kuai)，則有時(shi)快(kuai)速(su)(su)(su)傳感器(qi)會響(xiang)(xiang)應(ying)(ying)(ying)(ying)短(duan)暫的(de)(de)(de)未過(guo)(guo)濾(lv)和不(bu)需要(yao)(yao)(yao)的(de)(de)(de)系統噪(zao)聲(sheng)或者(zhe)湍流壓力(li)波動(dong)(dong)。在(zai)這種情況下，過(guo)(guo)濾(lv)輸(shu)(shu)出信號(hao)可(ke)以衰減(jian)掉這些不(bu)需要(yao)(yao)(yao)的(de)(de)(de)干擾。

6.其他注意事項

此外，還(huan)建議(yi)選(xuan)擇具(ju)有(you)長期穩(wen)定(ding)(ding)性(xing)的傳感器，能夠在相(xiang)對較長的時間內保持性(xing)能特性(xing)，特別(bie)是量程穩(wen)定(ding)(ding)性(xing)。通常，穩(wen)定(ding)(ding)性(xing)應(ying)當小于士0.15% FS/Yr。該額(e)定(ding)(ding)值會在傳感器的規格單中給(gei)出。

還可查看規格(ge)單，檢查傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)(gan)器是否通過CE和RoHS認證。擁有(you)CE標志意味著(zhu)傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)(gan)器符合歡(huan)盟的(de)客戶(hu)安全性，健康和環保(bao)要求。RoHS認證了傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)(gan)器的(de)6種有(you)害(hai)物質的(de)最大允(yun)許含量:鉛、汞、鎘、六價(jia)鉻、PBB和PBDE。最后，尋找一(yi)個(ge)可提供多種配置(zhi)傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)(gan)器的(de)供應商。這將使得最終用(yong)戶(hu)能夠與一(yi)個(ge)制造商合作，獲得具有(you)適合各種不(bu)同應用(yong)的(de)特定精度、分辨率和量程的(de)傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)(gan)器。

試 驗(yan)臺和(he)(he)泄(xie)漏檢測系(xi)統的系(xi)統設計者和(he)(he)制造(zao)商(shang)，應(ying)用和(he)(he)銷售工程(cheng)師以(yi)及分(fen)銷商(shang)，始終在尋找(zhao)具有頂(ding)級特性和(he)(he)功能的傳(chuan)感(gan)(gan)器(qi)，以(yi)滿足他們難以(yi)實現的挑戰性需求。他們可以(yi)確信如今的差壓(ya)傳(chuan)感(gan)(gan)器(qi)具有高(gao)精度、高(gao)過壓(ya)能力、低(di)熱(re)誤差、的穩定性、高(gao)管路壓(ya)力，以(yi)及堅固的不銹鋼結構(gou)。這些(xie)特性被傳(chuan)感(gan)(gan)器(qi)供應(ying)商(shang)通過其(qi)持續研(yan)發(fa)計劃 不新地提(ti)高(gao)。持續改進的傳(chuan)感(gan)(gan)器(qi)有助干確保系(xi)統制造(zao)商(shang)繼續生產(chan)*高(gao)質量的產(chan)品。