壓力傳感器(Pressure Transducer)是能感受壓力信號(hào),并能按照一定的規(guī)律將壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換成可用的輸出的電信號(hào)的器件或裝置。
壓力傳感器通常由壓力敏感元件和信號(hào)處理單元組成。按不同的測(cè)試壓力類型,壓力傳感器可分為表壓傳感器、差壓傳感器和絕壓傳感器。
壓力傳感器是工業(yè)實(shí)踐中最為常用的一種傳感器,其廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)自控環(huán)境,涉及水利水電、鐵路交通、智能建筑、生產(chǎn)自控、航空航天、石化、油井、電力、船舶、機(jī)床、管道等眾多行業(yè)。
傳感器的接線一向是客戶采購(gòu)過(guò)程咨詢得最多的問(wèn)題之一,很多客戶都不知道傳感器如何連線,其實(shí)各種傳感器的接線方式基本都是一樣的,壓力傳感器一般有兩線制、三線制、四線制,有的還有五線制的。
壓力傳感器兩線制比較簡(jiǎn)單,一般客戶都知道怎么接線,一根線連接電源正極,另一個(gè)線也就是信號(hào)線經(jīng)過(guò)儀器連接到電源負(fù)極,這種是簡(jiǎn)單的,壓力傳感器三線制是在兩線制基礎(chǔ)上加了一個(gè)線,這根線直接連接到電源的負(fù)極,較兩線制麻煩一點(diǎn)。四線制壓力傳感器肯定是兩個(gè)電源輸入端,另外兩個(gè)是信號(hào)輸出端。四線制的多半是電壓輸出而不是4~20mA輸出,4~20mA的叫壓力變送器,多數(shù)做成兩線制的。壓力傳感器的信號(hào)輸出有些是沒(méi)有經(jīng)過(guò)放大的,滿量程輸出只有幾十毫伏,而有些壓力傳感器在內(nèi)部有放大電路,滿量程輸出為0~2V。至于怎么接到顯示儀表,要看儀表的量程是多大,如果有和輸出信號(hào)相適應(yīng)的檔位,就可以直接測(cè)量,否則要加信號(hào)調(diào)整電路。五線制壓力傳感器與四線制相差不大,市面上五線制的傳感器也比較少。
正確安裝
通常高溫熔體壓力傳感器的損壞都是由于其安裝位置不恰當(dāng)而引起的,如果將傳感器強(qiáng)行安裝在過(guò)小的孔或形狀不規(guī)則的孔中,就有可能造成傳感器的震動(dòng)膜受到?jīng)_擊而損壞,選擇合適的工具加工安裝孔,有利于控制安裝孔的尺寸,另外,合適的安裝扭矩有利于形成良好的密封,但是如果安裝扭矩過(guò)高就容易引起高溫熔體壓力傳感器的滑脫,為防止這種現(xiàn)象發(fā)生,通常在傳感器安裝之前在其螺紋部分上涂抹防脫化合物。
1. 壓力傳感器正確安裝方法:
(1) 通過(guò)適當(dāng)?shù)膬x表, 在普通大氣壓和標(biāo)準(zhǔn)溫度條件下,核實(shí)壓力傳感器的頻率反應(yīng)值。
(2) 核實(shí)壓力傳感器的編碼與相應(yīng)的頻率反應(yīng)信號(hào)的正確性。
2. 確定具體安裝位置
為了確定壓力傳感器的編號(hào)和具體安裝位置, 需按充氣網(wǎng)的各個(gè)充氣段來(lái)考慮。
(1) 壓力傳感器必須沿著線纜進(jìn)行安裝, 最好安裝在線纜接頭處。
(2) 每條線纜裝設(shè)壓力傳感器不少于4個(gè), 靠近電話局的兩個(gè)壓力傳感器, 相距不應(yīng)大干200m。
(3) 每條線纜的始端和末端分別安裝1個(gè)。
(4) 每條線纜的分支點(diǎn)應(yīng)裝1個(gè), 如果兩個(gè)分支點(diǎn)相距較近(小于100 m),可只裝1個(gè)。
(5) 線纜敷設(shè)方式(架空、地下)改變處應(yīng)裝1個(gè)
(6) 對(duì)無(wú)分支的線纜, 因壘線的線纜程式一致, 壓力傳感器的安裝隔距不大干500m, 并使其總數(shù)不少于4個(gè)。
(7) 為了便于確定壓力傳感器故障點(diǎn), 除在起點(diǎn)安裝壓力傳感器外,距起點(diǎn)150~200m處,還要另外安裝1個(gè)當(dāng)然在設(shè)計(jì)中, 一定要考慮經(jīng)濟(jì)與技術(shù)的因素, 在不需要安裝壓力傳感器的地方,則應(yīng)不必安裝。
檢查尺寸
如果安裝孔的尺寸不合適,高溫熔體壓力傳感器在安裝過(guò)程中,其螺紋部分就很容易受到磨損,這不僅會(huì)影響設(shè)備的密封性能,而且使傳感器不能充分發(fā)揮作用,甚至還可能產(chǎn)生安全隱患。只有合適的安裝孔才能夠避免螺紋的磨損(螺紋工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)1/2-20UNF2B),通??梢圆捎冒惭b孔測(cè)量?jī)x對(duì)安裝孔進(jìn)行檢測(cè),以做出適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。
現(xiàn)代傳感器在原理與結(jié)構(gòu)上千差萬(wàn)別,如何根據(jù)具體的測(cè)量目的、測(cè)量對(duì)象以及測(cè)量環(huán)境合理地選用傳感器,是在進(jìn)行某個(gè)量的測(cè)量時(shí)首先要解決的問(wèn)題。當(dāng)傳感器確定之后,與之相配套的測(cè)量方法和測(cè)量設(shè)備也就可以確定了。測(cè)量結(jié)果的成敗,在很大程度上取決于傳感器的選用是否合理。
1、根據(jù)測(cè)量對(duì)象與測(cè)量環(huán)境確定傳感器的類型
要進(jìn)行—個(gè)具體的測(cè)量工作,首先要考慮采用何種原理的傳感器,這需要分析多方面的因素之后才能確定。因?yàn)?,即使是測(cè)量同一物理量,也有多種原理的傳感器可供選用,哪一種原理的傳感器更為合適,則需要根據(jù)被測(cè)量的特點(diǎn)和傳感器的使用條件考慮以下一些具體問(wèn)題:量程的大小;被測(cè)位置對(duì)傳感器體積的要求;測(cè)量方式為接觸式還是非接觸式;信號(hào)的引出方法,有線或是非接觸測(cè)量;傳感器的來(lái)源,國(guó)產(chǎn)還是進(jìn)口,價(jià)格能否承受,還是自行研制。
在考慮上述問(wèn)題之后就能確定選用何種類型的傳感器,然后再考慮傳感器的具體性能指標(biāo)。
2、靈敏度的選擇
通常,在傳感器的線性范圍內(nèi),希望傳感器的靈敏度越高越好。因?yàn)橹挥徐`敏度高時(shí),與被測(cè)量變化對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)的值才比較大,有利于信號(hào)處理。但要注意的是,傳感器的靈敏度高,與被測(cè)量無(wú)關(guān)的外界噪聲也容易混入,也會(huì)被放大系統(tǒng)放大,影響測(cè)量精度。因此,要求傳感器本身應(yīng)具有較高的信噪比,盡量減少?gòu)耐饨缫氲膹S擾信號(hào)。
傳感器的靈敏度是有方向性的。當(dāng)被測(cè)量是單向量,而且對(duì)其方向性要求較高,則應(yīng)選擇其它方向靈敏度小的傳感器;如果被測(cè)量是多維向量,則要求傳感器的交叉靈敏度越小越好。
3、頻率響應(yīng)特性
傳感器的頻率響應(yīng)特性決定了被測(cè)量的頻率范圍,必須在允許頻率范圍內(nèi)保持不失真的測(cè)量條件,實(shí)際上傳感器的響應(yīng)總有—定延遲,希望延遲時(shí)間越短越好。
傳感器的頻率響應(yīng)高,可測(cè)的信號(hào)頻率范圍就寬,而由于受到結(jié)構(gòu)特性的影響,機(jī)械系統(tǒng)的慣性較大,因有頻率低的傳感器可測(cè)信號(hào)的頻率較低。
在動(dòng)態(tài)測(cè)量中,應(yīng)根據(jù)信號(hào)的特點(diǎn)(穩(wěn)態(tài)、瞬態(tài)、隨機(jī)等)響應(yīng)特性,以免產(chǎn)生過(guò)火的誤差。