壓力傳感器最常見的應用和原理分析

2020-11-30 電子發燒友

壓力傳感器最常見的應用和原理分析

佚名 發表於 2017-12-25 14:38:09

壓力傳感器是最為常用的一種傳感器，被廣泛應用於各種工業自控環境，涉及水利水電、鐵路交通、智能建築、生產自控、航空航天、軍工、石化、油井、電力、船舶、工具機、管道等眾多行業.下面就簡單介紹一些常用壓力傳感器的應用。

一個工業自動化系統通常分為三個部分：檢測、控制、執行。工業設備作為自動化系統的控制對象，必須能與其它兩個部分相兼容，提供壓力傳感器接口，使之成為一個完整的有機整體。無論是單機自動化或還是大型自動化裝置，對於控制對象都應該保護，使之用途發揮到最大。

壓力傳感器在水處理行業的應用

我國的環保水處理行業， 近些年得到快速的發展，並且未來前景廣闊。在供水和汙水處理工藝中有賴於使用壓力傳感器為系統保護和質量保證提供重要控制和監測手段。

其中壓力傳感器MSP300系列由於成本低，而被大批量的商業和工業應用樹立了新的性能價格比典範。該傳感器適合氣體和液體壓力測量，甚至包括汙水、蒸汽、輕度腐蝕性液體和氣體等。

壓力傳感器MSP300將壓力（一般指液體或氣體的壓力）轉換為電信號輸出，該壓力電信號也可進而用於測量靜態流體的液位，因此可用來測量液位。其中壓力傳感器的敏感組件主要有矽杯敏感元件、矽油、隔離膜片和導氣管組成，被測介質壓力P通過隔離膜片和矽油傳遞到矽杯元件的一側，大氣參考壓po通過導氣管作用到矽杯元件的另一側，矽杯元件是一個底部加工得很薄 的杯形單晶矽片。杯底膜片在壓力P和Po做用下產生位移極小的彈性變形，單晶矽是理想的彈性體，其變形與壓力成嚴格的正比關係，而且復原性能又極好。

在矽膜片上則用半導體擴散工藝形成的四個橋路電阻布置成方形，當矽膜片受到壓力產生變形時，處於對角線上的二電阻受壓應力，而另為二個電阻受張應力，由於擴散矽的壓阻效應，使相對的二個電阻阻值增大，二另為二個電阻阻值減小。如果在A－A二端上加上電壓，則C－D間就有一個P－Po差壓成正比的電壓信號輸出。

壓力傳感器在石化行業的應用

壓力傳感器是石化行業自動控制中使用最多的測量裝置之一。在大型的化工項目中，幾乎包含了所有壓力傳感器的應用：差壓、絕壓、表壓、高壓、微差壓、高溫、低溫，以及各種材質及特殊加工的遠傳法蘭式壓力傳感器。

可見石化行業對壓力傳感器的需求主要集中在可靠性、穩定性和高精度3個方面。其中，可靠性和許多附加需求，如，量程比、總線類型等，依賴變送器的結構設計、機械加工工藝水平和結構材料。壓力變送器的穩定性和高精度則主要由壓力傳感器的穩定性和測量精度保證。與壓力變送器的測量精度相對應的是壓力傳感器的測量精度和響應速度，與壓力變送器的穩定性相對應的是壓力傳感器的溫度特性和靜壓特性以及長期穩定性。

石化行業對壓力傳感器的需求就體現在測量精度、快速響應、溫度特性和靜壓特性、長期穩定性4個方面。微壓力傳感器是採用半導體材料和MEMS工藝製造的新型壓力傳感器，具有精度高、靈敏度高、動態特性好、體積小、耐腐蝕、成本低等優點。純單晶矽的材料疲勞小，採用這種材料製造的微壓力傳感器的長期穩定性好。同時，微壓力傳感器易於與微溫度傳感器集成，增加溫度補償精度，大幅提高傳感器的溫度特性和測量精度。如果將2個微壓力傳感器集成，又可以實現靜壓補償，從而提高壓力傳感器的靜壓特性。如今，微壓力傳感器具有許多傳統壓力傳感器不具備的優點，能夠很好地滿足石化行業對壓力傳感器的需求。

石化行業的壓力傳感器舉例：高精度，高穩定性，可靠性高的壓力變送器U7100，U7100超穩系列壓力傳感器為要求嚴格的發動機和機動車輛應用樹立了新的性能價格比典範，適合液體和氣體壓力測量，甚至包括汙水，蒸汽和腐蝕性液體等介質。 U7100的壓力腔由316L不鏽鋼加工而成，無O型圈，並且不直接接觸測量介質，多種無洩漏壓力接口可選。汽車級的壓力變送器集成密封壓力埠和電氣接頭，量程從0~15到150psi（10Bar），耐用性非常好。 傳感器符合最新的重工業CE標準，包括浪湧保護，和16Vdc的正向和反向過電壓保護。在石化行業能保證穩定性和準確度。

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