【隆旅干貨】選擇差壓傳感器需要注意的6個特性及考慮事項

文章來源:http://www.jgylsb.com 發布時間:2019-11-04 瀏覽次數:215

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/// 專 業 的 工 業 傳 感 與 測 量  ///


差壓傳感器通常被用于試驗臺、風洞、泄漏檢測系統和其他應用中。本文主要說明了在選擇用于差壓、關鍵壓力應用的傳感器時,需要注意的6個特性和考慮事項。


一、方向效應

不正確的安裝、振動、甚至系統維護都會導致傳感器的方位變化,這被稱為方向效應。一直以來,方向效應對于其他類型的傳感技術都是個問題。即使是正確安裝的傳感器也會有邊緣重力效應,因為傳感器旋轉180度會從正重力變為負重力,從而造成2G的受力變化。這種情況下,傳感器無法將重力對其施加的力與通過壓力端口施加的力區分開來。因此,傳感器會將重力加權影響與端口壓力相結合,并發送錯誤的信號。對于填充了硅油或者其他隔離介質的傳感器,傳感器旋轉時的方向效應會更加明顯。這些傳感器的隔膜重量及填充液體的重量都會對傳感器造成影響。同樣,傳感器無法測量到真正的壓力,會發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有填充液體,這使得重力對它們的影響被降到最低因此,這些傳感器可以安裝在任意方向上,并確信它們會提供高度可靠的測量值。這對于空間十分珍貴的安裝尤其有用。為實現最佳安裝,傳感器的安裝方向應當與它校準時的方向相同。例如,如果工廠校準時為壓力端口向下的垂直位置,則建議在現場安裝時采用同樣的方式,以最大限度降低方向效應。當無法這樣做時,可以通過手動調節傳感器的零點偏移或者通過安全校準鍵來補償最小零點偏移的漂移。


二、振動

來自附近電機或者風扇的低頻振動也會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拾取低頻振動,并向隔膜施加一個慣性負載,這會被誤認為是過程壓力變化。為了避免這種振動效應,最終用戶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沒有振動噪聲和風的區域。對于風洞,由于安裝了一個皮托管,因此兩個壓力端口都可通過軟管或者半軟管連接到遠程安裝的傳感器,從而防止空氣擾動噪聲或者機械振動被傳導給傳感器。


工程師可以考慮使用專為最大限度減小方向和振動問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有填充液體。唯一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進行補償。


三、過壓保護

過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題。這些系統尋求在差壓和高靜態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越低的泄漏速率。由于泄漏速率與差壓直接成正比,這些制造商希望能夠測量越來越小的差壓。為實現該目標,需要將靜態測試壓力增加到更高。


不幸的是,在差壓和非常高的靜態壓力情況下,出現意外超壓的傳感器可能會需要重新校準,而且更有可能的是會變得無效。如果被測系統中發生大泄漏也會導致相同的結果。最新一代的傳感器必須解決這些問題。因此,傳感器變得更加堅固。它們可承受相對更高的過壓范圍,無論是正向(過程)還是負向(參考)。這是一個非常重要的新特點。以前,傳感器只在正向有過壓保護,但是反向的泄漏可能會導致傳感器的反向過壓。在兩個方向上都有充分保護的傳感器適用于可能會發生意外超壓或者大泄漏的應用。如果發生這種情況,傳感器仍會繼續正常工作。傳感器可承受其額定耐受壓力(如150 PSI)的意外過壓,然后恢復到正常狀態。如果超出耐受壓力,則隔膜可能會永久變形,導致零點漂移。如果任何一個端口的壓力超出破裂壓力(例如300 PSI),都會破壞傳感器室,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,他們還必須明白他們自己的系統可能會意外通風,或者測試設備的部件沒有密閉,這都可能會損壞傳感器。因此,他們應當使用小巧、堅固、在兩個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。


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壓力傳感器性能限值


四、管路壓力影響

除了過壓外,還需要考慮管路壓力的變化,特別是在靜態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,靜態管路壓力的一些變 化可能會導致傳感器外形產生輕微的應力變形。這些應力反過來會改變傳感器的校準響應,影響傳感器的零點和量程。最新一代的傳感器采用的設計可顯著降低靜態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/100 PSIG。


幸運的是,管路壓力導致的誤差可以通過設備重新校準或者重新歸零校正。這可以通過電位計來手動完成,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)進行簡單安全的校正調整。校準鍵功能包括零點、量程的重置,以及恢復工廠設置。


五、響應時間

響應時間是另一個重要因素,特別是對于壓力控制和風洞應用。傳感器的響應時間(傳感器從響應一個施加壓力,到產生輸出信號的時間間隔)主要由傳感器感測元件采用的技術和電子元件決定。使用電容感測技術的隔膜通常響應非常快速。它們通過傳感電容器兩端的電壓變化來檢測和測量壓力,電容器的一個極板是能夠反映施加壓力輕微變化的膜片。造成的電容變化會被傳感器的電子元件檢測到,該電子元件經過線性化、熱補償、調制,會輸出成比例的高水平信號。


對快速響應時間的需求取決于應用。例如,在測量動態氣流速度變化的風洞應用中,傳感器的信號輸出必須隨著風速變化,因此需要快速的響應時間。對于大多數試驗臺、泄漏檢測和風洞應用,10-80毫米的響應時間通常是可以接受的。對于響應時間不那么重要的常規處理和監測應用,通常響應時間是若干秒鐘,而不是若干 毫秒。在設計系統時,理解壓力傳感器的響應時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快,則有時快速傳感器會響應短暫的未過濾和不需要的系統噪聲或者湍流壓力波動。在這種情況下,過濾輸出信號可以衰減掉這些不需要的干擾。




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