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重新认识压力传感器在工业仪器仪表中的作用

2019-06-24来源: EEWORLD关键字:压力传感器  TE

著名科学家、两院院士王大珩先生曾经指出:“机器是改造世界的工具,仪器是认识世界的工具”。仪器是工业生产的“倍增器”,是科学研究的“先行官”,是军事上的“战斗力”,是现代社会活动的“物化法官”。不言而喻,仪器在当今时代推动科学技术和国民经济的发展具有非常重要的地位。


对于工业应用来说,仪器仪表是所有设备及传输通路的“五官”,是现代化工厂建设最重要的组成部分之一。通过仪器仪表提供的准确数据,可更及时地知悉工业系统的状态。

 

那么压力传感器在工业仪器仪表上的技术指标、演进、应用等目前状况如何?我们在此详细分析一下。相信通过这次了解,会使您对压力传感器在仪器仪表领域的应用有更多一些的理解和认识。


压力传感器在工业仪器仪表行业的发展趋势

 

压力传感器的发展趋势,最重要的是要满足工业仪器仪表领域不断发展及创新的要求。高精度、小型化、智能化、数据化是仪器仪表的发展趋势。伴随着整体工业系统复杂化演进,需要越来越多的仪器仪表具有更高精度,以准确测量和获得到整体系统的各种数据和信息;其次,受现场位置和重量的限制,产品也越来越要求小型化、微型化;第三,随着物联网、5G技术和其他联网技术的兴起,仪器仪表需要采集更多的数据和信息,这不仅对总体的采集数量有更多的需求,同样对每个节点来说,采集的数据或信息也要求更加准确和多样。

 

压力传感器根据工作原理的不同,可分为诸如:金属应变片式压力传感器、半导体应变片式压力传感器、硅压阻式压力传感器、电感式压力传感器、电容式压力传感器、谐振式压力传感器等。

 

其中应用较广泛的是硅电阻式压力传感器,其主要原理是利用硅的压阻效应,将机械构件上感应力的变化转换为电阻量的变化。这种硅感应片在受力时产生的阻值变化通常较小,一般这种硅应变片都制作成惠斯通电桥,并通过后续的仪表放大器进行放大,再传输给后端的处理电路。

 

如何选择合适的压力传感器

 

工业仪器仪表种类繁多,每类产品根据具体特性和应用领域不同,对于压力传感器的需求也完全不同。


在选择传感器时,选择一家种类丰富的供应商不失为一种更好的选择,更丰富的产品意味着给客户更多的选择和解决方案TE Connectivity(TE)作为全球连接器和传感器的领军企业之一,不断为业界提供广泛的产品组合。为工业、测试和测量、汽车、医疗等领域的设备制造压力传感器和变送器,提供各种材料、输出方式、传感器技术和第三方认证,可满足客户对液体或气体压力测量的多种要求。


TE数百种压力传感器各具特色,可覆盖更多的应用领域,提供从感应元件到系统封装的压力传感器,从板装式压力元件到带有放大输出并完整封装的压力变送器。基于半导体微机械加工(MEMS)技术和硅应变计技术,TE的产品能够测量从几英寸水柱(<5mbar)到100K psi (7K bar)的各种压力。为一般工业应用、医疗、HVACR、非公路车辆/重型设备,高度计/导航系统等应用创造了可靠及高性价比的压力传感器解决方案。

 

压力传感器如何满足仪器仪表需求

 

我们以TE不锈钢隔离式压力传感器为例,解读压力传感器如何满足工业仪器仪表发展所需。

 

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首先从参数上来说,该系列产品量程具有相当丰富类型,从0-1 PSI到数百甚至上万PSI,可涵盖多种液体、气体的压力测量,同时更高的量程也意味着器件拥有更高的可靠性。

 

其次,迟滞和重复性达到±0.02%, 热迟滞达到±05%,长期稳定性±01%, 精度可保证在千分之几的范围内,为准确测量带来了可靠保障,避免因采集端误差影响整个系统的精度。这在半导体行业和精密气体流量计行业有着突出的优势。

 

第三,更宽的温度补偿范围 (-20℃至85℃)及工作温度范围(-40℃至125℃),由于仪器仪表需要面对复杂的现场环境,在低温和高温下保持稳定的工作状态,可以确保产品的可靠性以及适应性,即便在寒冷的东北地区或酷热的炼钢现场,传感器都可以正常工作。

 

第四,支持数字、模拟信号输出方式。模拟传感器和数字传感器在所采用的技术、接口、输出信号等方面迥然不同,因此可根据客户需求选择。同时在数字接口方面,TE也提供了包括SPI、I2C等不同选择模式,甚至是无线传输系统。用户可根据读取和处理信号的系统功能选择。

 

第四,支持多种连接方式,以满足客户的不同应用需求。虽然TE提供了标准配置方式,但也可以根据用户的特殊要求定制特殊的结构。螺纹连接可采用公端连接和母端连接,并且可设计为锥形密封、O型圈或金属面对面密封。

 

第五,提供了平膜式设计方案。在特定的医疗、化工、食品加工等仪表中,与介质接触的传感器膜片周边不能存在空腔或缝隙,防止异物残留。我们的平膜式压力传感器可以满足各种严苛的用户应用。

 

第六,有多种类型的材料供客户选型。TE选用多种材料的压力腔室和接头,以满足不同待测环境,包括17-4PH不锈钢、316L、合金718、合金C276 和钛合金等。比如17-4PH不锈钢材料就适合液压油、空气(氮气,氧气等)、天然气、氟利昂、油漆、蒸汽、塑料成型、柴油、二氧化碳等大部分气体和特殊液体应用。而316 L不锈钢则适合氢、氯化水、氨制冷剂、石油产品(原油或成品油)等应用中。

 

一切以应用为导向,是TE产品开发的宗旨。

 

通过覆盖不同量程、不同分辨率、不同封装、不同接口等标准,TE构建了广泛的产品线组合,以满足不同场景应用。

 

明星产品解读

 

85BSD系列压力传感器是TE乃至业界广泛使用的压力传感器,具有鲜明的产品特色与优势,广泛应用于各种工业仪器和仪表领域。

 

85BSD压力传感器

 

85BSD压力传感器产品是一款外形小巧、介质兼容性好的硅压阻式压力传感器,封装在316L不锈钢壳体中。该款14位数字压力传感器支持I2C和SPI输出协议,供电电压为 3.3 或 5.0Vdc,可采用焊接式结构或者直接通过螺纹进行过程连接。传感器通过硅油将压力从316L不锈钢隔离膜片传递到感应元件上。85BSD压力传感器产品可广泛设计和应用于高性能、低压力量程应用领域。由于采用数字处理技术,TE特别定制了ASIC芯片以实现传感器的温度补偿和偏差修正,并且可提供 10~90% 量程或 5~95% 量程二种输出方式,以方便不同的客户进行数据采集和处理。

 

除了通过提供配合仪器仪表的传感器实现工业自动化之外,TE还凭借其强大的系统整合能力,推出多款变送器和无线模块,直接应用于工业自动化现场中。

 

M3200系列压力变送器

 

TE的M3200压力变送器具有模拟或数字输出,适用于测量液体或气体压力,以及污水、蒸汽、轻度腐蚀性液体等特殊介质。M3200压力变送器的压力腔体由17-4PH 不锈钢材料加工而成。TE专有的微熔技术来源于严苛要求的航空航天应用。该技术利用高温微熔玻璃将微机械加工的压阻式硅应变片黏贴在不锈钢隔离膜上。该方案在可靠、高效获取介质兼容性的同时,提供非常高的长期稳定性,避免了压力变送器在传统微机械加工制造工艺过程中出现的P-N结效应现象。

 

该款产品特别适用于中、大批量需求的工业和商业客户。可选的压力量程介于 0-100 至 5,000 PSI之间,支持多种精度选择。提供五种标准模拟输出信号以及 14位数字压力和 11 位数字温度输出信号,更高的集成度使得客户无需设计额外的接口电路及温度传感器。此外,还可直接提供4-20 mA 的输出信号,方便客户接入传统的工业系统。

 

M5600无线压力传感器

 

M5600压力传感器是采用微熔技术及模块化无线信号的压力传感器,它采用不锈钢和聚碳酸酯外壳封装结构。这款24位ADC无线数字输出传感器消除了信号的硬接线,可通过蓝牙4.0技术提供远程过程控制和监控。该系列产品适用于测量液体和气体,以及污水、蒸气和轻度腐蚀液等特殊介质。压力端口的隔离材料采用17-4PH或316L不锈钢,且传感器与压力介质接触部分没有密封圈、焊缝或任何有机材料,所以具有优异的耐用性和可靠性。M5600 压力传感器具有良好的防风、防雨能力,优于最新的重工业CE标准。该款无线压力传感器特别适和中、大批量 的客户。由于是无线蓝牙连接,用户可直接在手机APP端查看数据,非常符合未来智能工厂的发展趋势。


TE卓越传感器大家庭

 

作为工业传感器领域领军企业,除了丰富的压力传感器产品系列之外,TE还提供了更多的传感器品种,涵盖压力、温度、光电、电磁等技术,应用在包括汽车、工业、医疗、电器、航空航天等诸多领域。


TE产品最大的竞争优势及TE的宗旨,就是通过采用不同的传感器组合,不同的传感器特性,为广大客户不同的应用场景提供最适合的产品,并提供和支持定制化、模块化的产品和服务。

关键字:压力传感器  TE

编辑:muyan 引用地址:http://www.groupepopcorn.com/MEMS/ic465512.html
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