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压力变送器选型先容

文章出处:人气:2发表时间:2019-5-31 11:08:52

压力变送器选型先容

  1、变送器要测量什么样的压力:先确定系统中要确认测量压力的最大值,一般而言,需要选择一个具有比最大值还要大1.5倍左右的压力量程的变送器。这主要是在许多系统中,尤其是水压测量和加工处理中,有峰值和持续不规则的上下波动,这种瞬间的峰值能破坏压力传感器,持续的高压力值或稍微超出变送器的标定最大值会缩短传感器的寿命,然而,由于这样做会精度下降。于是,可以用一个缓冲器来降低压力毛刺,但这样会降低传感器的响应速度。所以在选择变送器时,要充分考虑压力范围,精度与其稳定性。  

  2、什么样的压力介质:大家要考虑的是压力变送器所测量的介质,黏性液体、泥浆会堵上压力接口,溶剂或有腐蚀性的物质会不会破坏变送吕中与这些介质直接接触的材料。以上这些因素将决定是否选择直接的隔离膜及直接与介质接触的材料。一般的压力变送器的接触介质部分的材质采用的是316不锈钢,如果你的介质对316不锈钢没有腐蚀性,那么基本上所有的压力变送器都适合你对介质压力的测量.如果你的介质对316不锈钢有腐蚀性,那么大家就要采用化学密封,这样不但起到可以测量介质的压力,也可以有效的阻止介质与压力变送器的接液部分的接触,从而起到保护压力变送器,延长了压力变送器的寿命. 

  3、变送器需要多大的精度:决定精度的有,非线性,迟滞性,机电商务网非重复性,温度、零点偏置刻度,温度的影响。但主要由非线性,迟滞性,非重复性,精度越高,价格也就越高。每一种电子式的测量计都会有精度误差的,但是由于各个国家所标的精度等级是不一样的,比如,中国和美国等国家标的精度是传感器在线性度最好的部分,也就是大家通常所说的测量范围的10%到90%之间的精度;而欧洲标的精度则是线性度最不好的部分,也就是大家通常所说的测量反的0到10%以及90%到100%之间的精度.如欧洲标的精度为1%,则在中国标的精度就为0.5%.  

  4、变送器的温度范围:通常一个变送器会标定两个温度范围,即正常操作的温度范围和温度可补偿的范围。 正常操作温度范围是指变送器在工作状态下不被破坏的时候的温度范围,在超出温度补范围时,可能会达不到其应用的性能指标。 温度补偿范围是一个比操作温度范围小的典型范围。在这个范围内工作,变送器肯定会达到其应有的性能指标。温度变从两方面影响着其输出,一是零点漂移;二是影响满量程输出。如:满量程的+/-X%/℃,读数的+/-X%/℃,在超出温度范围时满量程的+/-X%,在温度补偿范围内时读数的+/-X%,如果没有这些参数,会导至在使用中的不确定性。变送器输出的变化到度是由压力变化引起的,还是由温度变化引起的。温度影响是了解如何使用变送器时最复杂的一部分。  

  5、需要得到怎样的输出信号: mV 、V、 mA及频率输出数字输出,选择怎样的输出取决于多种因素,包括变送器与系统控制器或显示器间的距离,是否存在“噪声”或其他电子干扰信号。是否需要放大器,放大器的位置等。对于许多变送器和控制器间距离较短的OEM设备,采用mA输出的变送器最为经济而有效的解决方法,如果需要将输出信号放大,最好采用具有内置放大的变送器。对于远距离传输出或存在较强的电子干扰信号,最好采用mA级输出或频率输出。如果在RFI或EMI指标很高的环境中,除了要注意到要选择mA或频率输出外,还要考虑到特殊的保护或过滤器。(目前由于各种采集的需要,现在市场上压力变送器的输出信号有很多种,主要有4...20mA,0...20mA,0...10V,0...5V等等,但是比较常用的是4...20mA和0...10V两种,在我上面举的这些输出信号中,只有4...20mA为两线制,大家所说的输出为几线制不包含接地或屏蔽线,其他的均为三线制)  

  6、选择怎样的励磁电压:输出信号的类型决定选择怎么样的励磁电压。许多放大变送器有内置的电压调节装置,因此其电源电压范围较大。有些变送器是定量配置,需要一个稳定的工作电压,因此,能够得到的一个工作电压决定是否采用带有调节器的传感器,选择传送器时要综合考虑工作电压与系统造价。  

  7、是否需要具备互换性的变送器:确定所需的变送器是否能够适应多个使用系统。一般来讲,这一点很重要。尤其是对于OEM产品。一旦将产品送到客户手中,那么客户用来校准的花销是相当大的。如果产品具有良好的互换性,那么即使是改变所用的变送器,也不会影响整个系统的效果。  

  8、变送器超时工作后需要保持稳定度:大部分变送器在经过超时工作后会产生“漂移”,因此很有必要在购买前了解变送器的稳定度,这种预先的工作能减少将来使用中会出现的种种麻烦。  

  9、变送器的封装:变送器的封装,尤其往往容易忽略是它的机架,然而这一点在以后使用中会逐渐暴露出其缺点。在选购传送器传一定要考虑到将来变送器的工作环境,湿度如何,怎样安装变送器,会不会有强烈的撞击或振动等。  

  10、在变送器与其它电子设备间采用怎样的连接:是否需要采用短距离连接?若是采用长距离连接,是否需要采用一个连接器? 

11、其他:大家确定上面的一些参数之后还要确认你的压力变送器的过程连接接口以及压力变送器的供电电压;如果在特殊的场合下使用还要考虑防爆以及防护等级.






单晶硅压力变送器差压变送器如何实现高稳定性

当前高稳定性压力、差压变送器在自动化领域的应用越来越重要,如何发展具备中国自主常识产权的高稳定性压力变送器是中国本土变送器制造厂商面临着的一个非常严峻的问题。然而通过实践表明可以从超稳型单晶硅原理芯片的选择、超稳型单晶硅硅片的无应力封装、回程误差的消除、静压误差的减弱和补偿、仪表量程比的拓宽、接液面的特殊处理以及超高温测量等诸多技术方面的着手和突破,可以大幅提升高稳定性压力、差压变送器的全性能、准确度等级和可靠性。从而弥补国外高端变送器对中国市场的垄断和冲击。

 

压力变送器、差压变送器作为一种高精密的测量仪器,在自动化领域的应用非常普遍和意义重大。在大多数的重要工业领域都得到广泛的应用,如火力发电、核电、石油冶炼、化工、钢铁、造纸、制药、食品、水泥制造等领域。然而在这些广泛的应用领域中,由中国人自己研发和制造的中高端压力变送器非常匮乏,几乎完全被美国、日本、德国、瑞士等工业发达国家的压力变送器所垄断。这对当前飞速发展的中国国民经济来说,是一个巨大的安全隐患。所以对于研发和规模化生产具有中国自有常识产权的高稳定性压力、差压变送器显得越来越重要和意义重大。昌晖仪表制造有限企业正是立足于这种国内空白,通过数年的时间从瑞士引进和学习先进技术,以及通过适应国产化生产特点的再研发和大规模试生产验证,最终形成了单晶硅电阻原理的中高端压力、差压变送器生产线。 


1、当前主流高稳定性压力、差压变送器的技术现状分析

当前中国市场上主流的高稳定性压力、差压变送器主要分为三种类型和原理。第一种为以美国制造商研发和生产的金属电容式压力、差压变送器,其代表性的型号为1151系列和3051C/S系列。其工作原理为:外界压差传递到内部的金属电容极板,当极板发生位移后即产生电容量的变化,将这种电容量的变化通过电子电路收集、放大和App补偿处理后,就得到压力信号的线性输出。 

1151系列电容式传感器技术由80年代开始引进入中国大陆以后,在国内得到了大规模的仿造和推广,至2016年止国内仿制的制造厂商达到了近100家,比较典型的国内制造商有上海、西安、北京、重庆以及核工业部等仪表企业。国内仪表制造商经过多年的研究和探索,至21世纪初多数厂家开始将1151变送器进行了小型化处理,体积大幅缩小,并且由模拟电路逐渐转变为了数字电路,最终实现准确度等级从0.5级提升到了0.1级。但这种改进没有根本性改变传感器的结构,因此改进后仍存在较大的局限性,其准确度、长期稳定性、EMC性能、静压性能、温度性能等和原装的罗斯蒙特3051C/S产品相比差距非常大。最终导致国内的变送器仍然远远落后于发达国家的形势。 

然而,美国3051C/S系列变送器,却在1151的基础上进行了革命性的改进,实现了结构隔离、悬浮、电路可靠性提升等大量的实质性改进。其准确度等级实现了0.05级的跨域。但是,这种3051C/S压力变送器所带来的技术难度和技术壁垒,不能有效的被中国本土企业突破,因此几乎所有的中国制造厂家均放弃了电容式变送器的进一步探索和研究。

第二种为日本制造商研发和生产的单晶硅压力变送器、差压变送器,其代表性的型号为横河EJA和EJX系列。其工作原理为:外界压差传递到内部的单晶硅谐振梁,谐振梁在压力的作用下产生了一对跟随压力变化的差动的频率信号,将这对差动的频率信号通过电子电路收集、放大和App补偿处理后,就得到压力信号的线性输出。 


横河EJA系列单晶硅谐振式变送器,较之电容式传感器其生产过程中的制造成本控制有一定的优势。主要的优势体现在温度和静压补偿环节中,即:双谐振回路的原始差动信号输出,而此差动信号不被温度和静压的影响,因此对于后期的变送器的温度补偿和静压补偿等工序环节操作较为简便。其最终的准确度等级到达0.065级,稍逊色于罗斯蒙特3051C/S系列。但是由于单晶硅谐振梁芯片的批量生产技术被日本横河企业垄断,这种单晶硅谐振梁芯片所带来的技术难度和技术壁垒,同样不能有效地被中国本土企业突破,因此几乎所有的中国制造厂商均放弃了单晶硅谐振式变送器的进一步探索和研究。

第三种为德国、瑞士为代表的单晶硅电阻式压力、差压变送器。其工作原理为:外界压差传递到内部的单晶硅全动态的压阻效应惠斯登电桥,惠斯顿电桥在压力的作用下产生一个跟随压力变化的电压信号输出,将这个电压信号通过电子电路收集、放大和App补偿处理后,就得到压力信号的线性输出。

这种单晶硅电阻式传感器的输出灵敏性高、信号量大、回差极小,并且电路设计较为简洁可靠,所以国际上较多变送器制造厂商优先采用此方案进行高端变送器的研发和制造。但是较之上文提及的金属电容式传感器和单晶硅谐振式传感器, 单晶硅电阻芯片的应用具有较为特殊的工艺要求。主要表现在硅芯片的无应力封装技术和硅薄膜的单向过载保护技术方面。这两项应用技术在2000年之前牢牢掌握在西方发达国家手中,从2010年之后,昌晖仪表制造有限企业通过从瑞士ROCKSENSOR的技术合作、引进和再研发,最终充分掌握了多项相关技术,因此实现了高稳定性硅压力、差压变送器在国内大规模制造,其YR-ER100系列的高稳定性单晶硅变送器的准确度等级达到了0.05级,缩短了与以上工业发达国家知名品牌变送器的差距。

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