如何選擇差壓傳感器

系統制造商正在提供有史以來(lái)節能的汽車(chē)、飛機、汽輪機和燃氣發(fā)動(dòng)機，以及相關(guān)部件。這在很大程度是因為制造商對這些產(chǎn)品日益增長(cháng)的嚴格測試和測量要求。差壓傳感器是要求高可靠性，可重復性和高精度的應用工藝中的一部分。

差壓傳感器通常被用于試驗臺、風(fēng)洞、泄漏檢測系統和其他應用中。每種應用的工程師都在尋求對他們所在行業(yè)十分重要的傳感器改進(jìn)。

當今差壓傳感器的性能已經(jīng)提高到可為嚴苛應用提供解決方案。本文說(shuō)明了在選擇用于微壓差，關(guān)鍵壓力應用的傳感器時(shí)，需要注意的6個(gè)特性和考慮事項。

1.方向效應

不正確的安裝、振動(dòng)、甚至系統維護都會(huì )導致傳感器的方位變化，這被稱(chēng)為方向效應。一直以來(lái)，方向效應對于其他類(lèi)型的傳感技術(shù)都是個(gè)問(wèn)題。即使是正確安裝的傳感器也會(huì )有邊緣重力效應，因為傳感器旋轉180度會(huì )從正重力變?yōu)樨撝亓?，從而造?G的受力變化。這種情況下，傳感器無(wú)法將重力對其施加的力與通過(guò)壓力端口施加的力區分開(kāi)來(lái)。因此，傳感器會(huì )將重力加權影響與端口壓力相結合，并發(fā)送錯誤的信號。

對于填充了硅油或者其他隔離介質(zhì)的傳感器，傳感器旋轉時(shí)的方向效應會(huì )更加明顯。這些傳感器的隔膜重量及填充液體的重量都會(huì )對傳感器造成影響。同樣，傳感器無(wú)法測量到真正的壓力，會(huì )發(fā)送帶方位變化影響的錯誤值。

幸運的是，一些傳感器采用十分輕薄的電容隔膜并且沒(méi)有填充液體，這使得重力對它們的影響被降到比較低。因此，這些傳感器可以安裝在任意方向上，并確信它們會(huì )提供高度可靠的測量值，這對干空間十分珍貴的安裝尤其有用，為實(shí)現最佳安裝，傳感器的安裝方向應當與它校準時(shí)的方向相同。例如，如果工廠(chǎng)校準時(shí)為壓力端口向下的垂直位置，則建議在現場(chǎng)安裝時(shí)采用同樣的方式，以最大限度降低方向效應。當無(wú)法這樣做時(shí)，可以通過(guò)手動(dòng)調節傳感器的零點(diǎn)偏移或者通過(guò)安全校準鍵來(lái)補償 最小零點(diǎn)偏移的漂移。外超壓或者大泄 漏的應用。如果發(fā)生這種情況，傳感器仍會(huì )繼續正常工作。

2.振動(dòng)

類(lèi)似的，來(lái)自附近電機或者風(fēng)扇的低頻振動(dòng)也會(huì )對正確定位的傳感器造成影響。例如，充油傳感器中的液體可能會(huì )拾取低頻振動(dòng)，并向隔膜施加一個(gè)慣性負載，這會(huì )被誤認為是過(guò)程壓力變化。

為 了避免這種振動(dòng)效應，最終用戶(hù)需要將傳感器安裝在遠端的安靜區域。同樣的，如果參考端口與大氣連通，則它需要連接到一個(gè)沒(méi)有振動(dòng)噪聲和風(fēng)的區域。對于風(fēng)洞，由于安裝了一個(gè)皮托管，因此兩個(gè)壓力端口都可通過(guò)軟管或者半軟管連接到遠程安裝的傳感器，從而防止空氣擾動(dòng)噪聲或者機械振動(dòng)被傳導給傳感器。

工程師可以考慮使用專(zhuān)為最大限度減小方向和振動(dòng)問(wèn)題而設計的電容傳感器，這種傳感器使用拉伸不銹鋼隔膜并且沒(méi)有填充液體。的重力影響是隔膜的重量，這雖然不可忽視，但是影響非常小并且可以方便地在現場(chǎng)進(jìn)行補償。

3.過(guò)壓保護

過(guò) 壓保護和反向壓力保護一直是泄漏檢測系統制造商最重視的問(wèn)題。這些系統尋求在微壓差和高靜態(tài)壓力應用中的小泄漏速率。泄漏檢測制造商始終希望測量越來(lái)越低的泄漏速率。由于泄漏速率與壓差直接成正比，這些制造商希望能夠測量越來(lái)越小的壓差。為實(shí)現該目標，需要將靜態(tài)測試壓力增加到更高。

不幸的是，在微壓差和非常高的靜態(tài)壓力情況下，出現意外超樂(lè )的傳感器可能會(huì )需要重新校準，而且更有可能的是會(huì )變得無(wú)效。如果被測系統中發(fā)生大泄漏也會(huì )導致相后的結果。

最 新一代的傳感器必須解決這些問(wèn)題。因此，傳感器變得更加堅固。它們可承受相對更高的過(guò)壓范圍，無(wú)論是正向(過(guò)程)還是負向(參考)。這是一個(gè)非常重要的新特點(diǎn)。以前，傳感器只在正向有過(guò)壓保護。但是反向的泄漏可能會(huì )導致傳感器的反向過(guò)壓。在兩個(gè)方向上都有充分保護的傳感器適用干可能會(huì )發(fā)生意外超壓或者大泄 漏的應用。如果發(fā)生這種情況，傳感器仍會(huì )繼續正常工作。

傳感器可承受其額定耐受壓力(如150 PSI)的意外過(guò)床，然后恢復到正常狀態(tài)。如果超出耐受壓力，則隔膜可能會(huì )變形，導致零點(diǎn)漂移。如果任何一個(gè)端口的壓力超出破裂壓力(例如300 PSI)，都會(huì )破壞傳感器室，導致焊縫失效、密封件泄漏或者隔

膜或外殼破裂。

OME和應用工程師必須了解傳感器的耐受壓力和破裂壓力限值。此外，他們還必須明自他們自己的系統可能會(huì )意外通風(fēng)，或者測試設備的部件沒(méi)有密閉，這都可能會(huì )損壞傳感器。因此，他們應當使用小巧，堅固，在兩個(gè)方向都有充分保護的不銹鋼傳感器，從而承受這些意外情況。

4.管路壓力影響

除了過(guò)壓外，還需要考慮管路壓力的變化，特別是在靜態(tài)管路壓力較高的泄漏檢測應用中。管路壓力是施加到傳感器端口上的絕對壓力。然而，靜態(tài)管路壓力的一些變化可能會(huì )導致傳感器外形產(chǎn)生輕微的應力變形。這些應力反過(guò)來(lái)會(huì )改變傳感器的校準響應，影響傳感器的零點(diǎn)和量程。最新一代的傳感器采用的設計可顯著(zhù)降低靜態(tài)壓力對感測元件造成的應變。尋找具有額定低壓效應的傳感器，例如2%FS/100PSIG。

幸運的是，管路壓力導致的誤差可以通過(guò)設備重新校準或者重新歸零校正。這可以通過(guò)電位計來(lái)手動(dòng)完成，或者也可以使用帶小型校準按鍵的高級型號(配備安裝在傳感器上的數字顯示器)進(jìn)行簡(jiǎn)單安全的校正調整，校準鍵功能包括零點(diǎn)，量程的重置，以及恢復工廠(chǎng)設置。

5.響應時(shí)間

響 應時(shí)間是另一個(gè)重要因素，特別是對于壓力控制和風(fēng)洞應用。傳感器的響應時(shí)間(傳感器從響應一個(gè)施加壓力，到產(chǎn)生輸出信號的時(shí)間間隔)主要由傳感器感測元件采用的技術(shù)和電子元件決定。使用電容感測技術(shù)的隔膜通常響應非?？焖?。它們通過(guò)傳感電容器兩端的電壓變化來(lái)檢測和測量壓力，電容器的一個(gè)極板是能夠反映施 加壓力輕微變化的膜片。造成的電容變化會(huì )被傳感器的電子元件檢測到，該電子元件經(jīng)過(guò)線(xiàn)性化、熱補償、調制，會(huì )輸出成比例的高水平信號。

對 快速響應時(shí)間的需求取決于應用。例如，在測量動(dòng)態(tài)氣流速度變化的風(fēng)洞應用中，傳感器的信號輸出必須隨著(zhù)風(fēng)速變化，因此需要快速的響應時(shí)間。對于大多數試驗 臺、泄漏檢測和風(fēng)洞應用，10-80毫米的響應時(shí)間通常是可以接受的，對干響應時(shí)間不那么重要的常規處理和監測應用，通常響應時(shí)間是若干秒鐘，而不是若干 毫秒。在設計系統時(shí)，理解壓力傳感器的響應時(shí)間需求是十分重要的，并不總是越快越好，如果傳感器響應速度過(guò)快，則有時(shí)快速傳感器會(huì )響應短暫的未過(guò)濾和不需要的系統噪聲或者湍流壓力波動(dòng)。在這種情況下，過(guò)濾輸出信號可以衰減掉這些不需要的干擾。

6.其他注意事項

此外，還建議選擇具有長(cháng)期穩定性的傳感器，能夠在相對較長(cháng)的時(shí)間內保持性能特性，特別是量程穩定性。通常，穩定性應當小于士0.15% FS/Yr。該額定值會(huì )在傳感器的規格單中給出。

還可查看規格單，檢查傳感器是否通過(guò)CE和RoHS認證。擁有CE標志意味著(zhù)傳感器符合歡盟的客戶(hù)安全性，健康和環(huán)保要求。RoHS認證了傳感器的6種有害物質(zhì)的最大允許含量:鉛、汞、鎘、六價(jià)鉻、PBB和PBDE。最后，尋找一個(gè)可提供多種配置傳感器的供應商。這將使得最終用戶(hù)能夠與一個(gè)制造商合作，獲得具有適合各種不同應用的特定精度、分辨率和量程的傳感器。

試 驗臺和泄漏檢測系統的系統設計者和制造商，應用和銷(xiāo)售工程師以及分銷(xiāo)商，始終在尋找具有頂級特性和功能的傳感器，以滿(mǎn)足他們難以實(shí)現的挑戰性需求。他們可以確信如今的差壓傳感器具有高精度、高過(guò)壓能力、低熱誤差、的穩定性、高管路壓力，以及堅固的不銹鋼結構。這些特性被傳感器供應商通過(guò)其持續研發(fā)計劃 不新地提高。持續改進(jìn)的傳感器有助干確保系統制造商繼續生產(chǎn)*高質(zhì)量的產(chǎn)品。