除了购买软件的人,大部分人都希望能在第一时间采购适宜的oem产品。寻找理想的压力传感器是oem生产的一个重要组成部分。主要选择依据包括下列条件:精度、可靠性和校准周期;操作条件;关键指标和非关键指标的对比以及价格。
原始设备制造商(oem)都在仪器和监控设备中集成了用于检测和控制压力的复杂和独立技术。任意oem设计中的主要设计原则都是元件的性价比,压力传感器和变送器是需要考虑的价格因素之一。一般很难取得满意的权衡。再者,市场上的各种压力感测技术对于特别应用而言要做出正确选择也存在一定的困难。目前,普遍使用的压力技术为:可变电容、可变磁阻、涡流、粘合应变计、薄膜和压阻硅技术。
候选的技术
可变电容传感器通常比较稳定并具有非常优良的特性,但要求媒介与电容元件绝缘,以防污染和湿气。
rosemount的3051s系列仪器具有各种可变的电容式压力传感器,其具有结构紧凑、水气密封以及承受恶劣现场环境的316l的不锈钢腔室。该仪器可提供0.04%的精度、200:1的量程变比和100ms的响应时间。标准输出为带有hart数字协议的4–20 ma信号。基金现场总线可通过简单电子板升级应用在该装置。高可靠的传感器可在工艺现场安装,排除了动力线的使用并可减少维护费用增加实用性。
可变磁阻和涡流传感器对于在任意压力小于1 psi的现场都是非常适宜的。
在涡流压力传感器中,高频磁通量是通过两个匹配在磁场中而不与目标传导的线圈注入的。该附在随差分压力移动的横隔膜上。通过磁场感应两个线圈的差值可以测量隔膜的位置。内置的电子部件可将信号转化为标准温度补偿的输出信号。
该类产品由于其量程小于1 in.h2o的差压而常常用于hvac系统中。湿/湿结构非常容易满足绝缘油的要求。在缺点方面,该类产品比其它的传感器体积大并且一般比较昂贵。
粘合应变计技术已在我们生活中应用了40多年并且生产厂商众多。
应变计传感器,如图中所示,其与其它压力检测技术相比具有两个无比优点。由于应变计直接粘合在感测薄膜上,薄膜厚度的变化将随着压力量程的变化而变化。只有粘合的金属片可以测量几万磅psi的压力。因为应力片直接粘合在感测薄膜上,所以无需绝缘膜或填充油的使用。因此该传感器可很好地阻碍研磨介质(常用于薄片隔膜的缝隙)的损伤。
该类产品精确适度,不能满足较高精度的需求。用于结合应力计的粘合剂局限于常温并且此类产品的长期稳定性也是一个问题。由于这类传感器的感测隔膜响应时间比较慢,它们只能用于水利方面。另外,低价格也是它们的优势。
薄膜技术具有粘合应力计的所有优点并且其长期稳定性具有很大的改善。
薄膜压力传感器具有非常好的稳定性并且其它性能也可通过溅射感测元件(可达到应力计材料、绝缘材料和17-4 ph不锈钢感测材料的中等熔接)满足。溅射和薄膜技术在实际使用中可提供多年的测量保证。
隔膜必须由具有非常优异弹性系数的硬材料制作,如17-4 ph的不锈钢。而相关高质量的感测隔膜制作的产品会影响响应时间。
压阻硅压力传感器在设计和制作合理的情况下具有与生俱来的静态精度。
压阻元件是由分散作用的4臂应力计组合在单晶硅隔膜的表面,其面积和厚度会根据压力量程而变化。电路结构为惠斯通电桥。电桥的作用是将应力计引起的应力感应电阻的变化转换为电压的变化,而电压可直接用传统仪器精确测量。
在大规模生产中,它们是最为廉价的产品。非常轻的硅隔膜可以减少冲击和振动的影响。
精度、可靠性和校准
这篇压力传感器的规范主要针对oem应用,对于全面了解操作环境和性能要求是非常重要的。例如,如果压力传感器要用于天然气等监测性变送器,那么高精度是推荐的主要指标。这是确保日用品公平发票的唯一方法。另一方面,如果传感器用于监测压力压力不是很关键的安全系统,那么较低价格和可靠性是主要指标,而精度次之。
另一个需要考虑的问题是校准周期。一个稳定的装置需要每隔2–3年校准一次,而一个差些的产品需要1–3月校准一次。校准的时间受产品的状态影响并且需要简单的经验。例如,每3个月检测一次新安装的传感器也许是一个不错的方法,其后,检查频率应在6或12个月一次。有些压力传感器非常稳定,它们近需5年校准一次。
操作环境
在考虑oem应用中的特殊传感器时,了解操作环境是非常重要的。在气体或液体应用中是否存在腐蚀问题?产品安装室内还是室外?应用现场是否存在冲击和振动?周围的环境温度如何?现场有否电压冲击或闪电?过压如何处理?是否存在水锤?压力介质是否防碍压力端口?
如果存在腐蚀现象,因