Painelähettimien tyypit

Painelähettimen yksinkertainen käyttöönotto itse

Paineanturina, jonka lähtö on standardisignaali, painelähetin on instrumentti, joka vastaanottaa painemuuttujan ja muuntaa sen suhteessa standardilähtösignaaliksi. Se voi muuntaa kuormitusanturin havaitsemat kaasun, nesteen jne. fyysiset paineparametrit standardisähköisiksi signaaleiksi (kuten 4-20 mADC jne.) ja tarjota toissijaisia ​​instrumentteja, kuten hälytysten ilmaisimia, tallentimia, säätimiä jne. mittausta, ilmaisua ja prosessinohjausta varten.

Painelähettimien luokittelu

Yleensä puhumme paineensiirtimistä, jotka jaetaan periaatteen mukaan:
Kapasitiiviset painelähettimet, resistiiviset painelähettimet, induktiiviset painelähettimet, puolijohdepainelähettimet ja pietsosähköiset painelähettimet korkeataajuiseen mittaukseen. Näistä resistiiviset painelähettimet ovat eniten käytettyjä. Kapasitiivinen painelähetin edustaa Rosemountin 3051S-lähetintä huipputuotteiden edustajana.

Paineanturit voidaan jakaa paineherkkien komponenttien mukaan metalli-, keraamisiin, diffusoituun piihin, monokiteiseen piihin, safiiriin, sputteroituun kalvoon jne.

• Metallisen painelähettimen tarkkuus on huono, mutta sillä on vain vähän lämpötilavaikutusta, ja se sopii alueille, joilla on laaja lämpötila-alue ja alhaiset tarkkuusvaatimukset.
• Keraamisilla paineantureilla on parempi tarkkuus, mutta lämpötila vaikuttaa niihin enemmän. Keraamisilla on myös etuna iskunkestävyys ja korroosionkestävyys, joita voidaan käyttää vastealalla.
• Diffuusiopiin paineensiirtotarkkuus on erittäin korkea ja lämpötilan vaihtelu on myös suuri, joten lämpötilakompensointi on yleensä tarpeen ennen käyttöä. Lisäksi yli 125 °C:n painetta ei voida mitata edes lämpötilakompensoinnin jälkeen. Huoneenlämmössä diffuusiopiin herkkyyskerroin on kuitenkin viisinkertainen keraamiin verrattuna, joten sitä käytetään yleensä korkean tarkkuuden mittauksissa.
• Yksikiteinen piipainelähetin on teollisessa käytännössä tarkin anturi. Se on diffuusoidun piisirun päivitetty versio. Tietenkin myös hintaa on nostettu. Tällä hetkellä japanilainen Yokogawa on yksikiteisen piisirun painelähettimen edustaja.
• Safiirista valmistettu painelähetin ei ole herkkä lämpötilan muutoksille ja sillä on hyvät toimintaominaisuudet jopa korkeissa lämpötiloissa; safiirilla on erittäin vahva säteilynkestävyys; ei pn-ajoa; se voi toimia normaalisti pahimmissakin käyttöolosuhteissa ja on luotettava. Korkea suorituskyky, hyvä tarkkuus, minimaalinen lämpötilavirhe ja korkea kokonaiskustannustehokkuus.
• Ruiskutusmenetelmällä valmistettu ohutkalvopaineanturi ei sisällä liimaa, ja sillä on parempi pitkän aikavälin stabiilius ja luotettavuus kuin tarttuvalla venymäliuska-anturilla; lämpötila vaikuttaa siihen vähemmän: kun lämpötila muuttuu 100 ℃, nollapisteen siirtymä on vain 0,5 %. Sen lämpötilaominaisuudet ovat huomattavasti diffuusiopiipaineanturia paremmat; lisäksi se voi olla suoraan kosketuksissa yleisten syövyttävien aineiden kanssa.

Erilaisten painelähettimien periaatteet

• Kapasitiivisen painelähettimen periaate.

Kun paine vaikuttaa suoraan mittauskalvon pintaan, kalvo aiheuttaa pienen muodonmuutoksen. Mittauskalvon tarkka piiri muuntaa tämän pienen muodonmuutoksen erittäin lineaariseksi jännitteeksi, joka on verrannollinen paineeseen ja hertysjännitteeseen. Signaali, ja sitten erillinen siru muuntaa tämän jännitesignaalin alan standardin mukaiseksi 4-20 mA virtasignaaliksi tai 1-5 V jännitesignaaliksi.

• Diffusoidun piisirupainelähettimen periaate

Mitattavan väliaineen paine vaikuttaa suoraan anturin kalvoon (yleensä 316L-kalvo), jolloin kalvo tuottaa väliaineen paineeseen verrannollisen mikrosiirtymän, joka muuttaa anturin vastusarvoa ja havaitsee sen Wheatstonen piirillä. Tämä muutos muunnetaan ja tuotetaan tätä painetta vastaava standardimittaussignaali.

• Monokiteisen piipainelähettimen periaate

Pietsoresistiiviset paineanturit on rakennettu hyödyntäen yksikiteisen piin pietsoresistiivistä vaikutusta. Yksikiteistä piilevyä käytetään elastisena elementtinä. Kun paine muuttuu, yksikiteinen piilevy aiheuttaa venymän, jolloin siihen suoraan diffundoituva venymävastus aiheuttaa mitattuun paineeseen verrannollisen muutoksen, ja vastaava jännitelähtösignaali saadaan siltapiirillä.

• Keraamisen painelähettimen periaate

Paine vaikuttaa suoraan keraamisen kalvon etupintaan aiheuttaen kalvon lievän muodonmuutoksen. Paksukalvovastus on painettu keraamisen kalvon takapuolelle ja kytketty Wheatstonen siltaan (suljettu silta) varistorin pietsoresistanssin vaikutuksen vuoksi. Silta tuottaa erittäin lineaarisen jännitesignaalin, joka on verrannollinen paineeseen ja verrannollinen herätejännitteeseen. Yleisesti käytetään ilmakompressorien paineenmittaukseen, ja käytetään enemmän keraamisia osia.

• Venymäliuskapainelähettimen periaate

Yleisimmin käytetyt venymäanturipaineanturit ovat metallivastusvenymäanturit ja puolijohdevenymäanturit. Metallivastusvenymäanturi on herkkä laite, joka muuntaa testikappaleen venymämuutoksen sähköiseksi signaaliksi. On olemassa kahdenlaisia ​​venymäantureja: lankavenymäantureja ja metallifoliovenymäantureja. Yleensä venymäanturi on tiukasti kiinnitetty mekaaniseen venymämatriisiin erityisellä liimalla. Kun matriisiin kohdistuu jännityksen muutos, myös vastusvenymäanturi muuttaa muotoaan, jolloin venymäanturin resistanssiarvo muuttuu ja siten vastukseen syötetty jännite muuttuu. Venymäanturipaineanturit ovat markkinoilla suhteellisen harvinaisia.

• Safiiripainelähetin

Safiirista valmistettu painelähetin käyttää venymävastusta, siinä on erittäin tarkat piisafiiriherkät komponentit ja se muuntaa painesignaalin standardiksi sähköiseksi signaaliksi erillisen vahvistinpiirin kautta.

• Sputterointikalvopainelähetin

Sputterointipaineherkkä elementti on valmistettu mikroelektroniikkatekniikalla, ja se muodostaa lujan ja vakaan Wheatstonen sillan elastisen ruostumattomasta teräksestä valmistetun kalvon pinnalle. Kun mitattavan väliaineen paine vaikuttaa elastiseen ruostumattomasta teräksestä valmistettuun kalvoon, toisella puolella oleva Wheatstonen silta tuottaa paineeseen verrannollisen sähköisen lähtösignaalin. Hyvän iskunkestävyytensä ansiosta sputteroituja kalvoja käytetään usein tiloissa, joissa paine iskee usein, kuten hydraulisissa laitteissa.

Painelähettimen valintaan liittyvät varotoimet

• Lähettimen painealueen arvovalinta:

Määritä ensin järjestelmän mitatun paineen maksimiarvo. Yleisesti ottaen sinun on valittava lähetin, jonka paine-alue on noin 1,5 kertaa suurempi kuin maksimiarvo, tai anna painelähettimen normaalin paine-alueen osua. Yleinen menetelmä on myös 1/3–2/3 normaalista alueesta.

• Minkä tyyppinen paineväliaine:

Viskoosit nesteet ja mudat tukkivat paineportit. Voivatko liuottimet tai syövyttävät aineet tuhota lähettimen materiaaleja, jotka ovat suorassa kosketuksessa näiden väliaineiden kanssa?
Yleisen painelähettimen materiaali, joka on kosketuksissa väliaineen kanssa, on 316-teräs. Jos väliaine ei ole syövyttävää 316-teräkselle, niin periaatteessa kaikki painelähettimet soveltuvat väliaineen paineen mittaamiseen;
Jos väliaine on syövyttävää 316-ruostumattomalle teräkselle, on käytettävä kemiallista tiivistettä ja epäsuoraa mittausta. Jos paineen ohjaamiseen käytetään silikoniöljyllä täytettyä kapillaariputkea, se voi estää paineanturin korroosiota ja pidentää paineanturin käyttöikää.

• Lähettimen tarvitsema tarkkuus:

Tarkkuus määräytyy seuraavien tekijöiden perusteella: epälineaarisuus, hystereesi, toistumattomuus, lämpötila, nollapisteen asteikon siirtymä ja lämpötila. Mitä suurempi tarkkuus, sitä korkeampi hinta. Yleensä diffuusoidun piisirun painelähettimen tarkkuus on 0,5 tai 0,25, ja kapasitiivisen tai monokiteisen piisirun painelähettimen tarkkuus on 0,1 tai jopa 0,075.

• Lähettimen prosessiliitäntä:

Yleensä paineanturit asennetaan putkiin tai säiliöihin. Pieni osa niistä asennetaan ja niitä käytetään virtausmittareiden kanssa. Paineanturit voidaan yleensä asentaa kolmella tavalla: kierre-, laippa- ja puristinliitännällä. Siksi ennen paineanturin valintaa on otettava huomioon myös prosessiliitäntä. Jos se on kierretty, on tarpeen määrittää kierteiden spesifikaatio. Laippojen osalta on tarpeen ottaa huomioon laipan nimellishalkaisijan spesifikaatiot.

Paineanturiteollisuuden esittely

Noin 40 maata ympäri maailmaa harjoittaa antureiden tutkimusta ja tuotantoa, joista Yhdysvallat, Japani ja Saksa ovat alueita, joilla on suurin anturituotanto. Nämä kolme maata muodostavat yhdessä yli 50 % maailman anturimarkkinoista.

Nykyään paineanturimarkkinat maassani ovat kypsät ja keskittyneet. Hallitseva asema on kuitenkin ulkomailla, joita edustavat Emerson, Yokogawa, Siemens jne. Merkkituotteiden osuus markkinaosuudesta on noin 70 %, ja niillä on ehdoton etu suurissa ja keskisuurissa suunnitteluprojekteissa.

Tämä johtuu maani varhaisen "teknologiamarkkinat"-strategian omaksumisen seurauksista, joka iski pahasti maani valtion omistamiin yrityksiin ja oli aikoinaan epäonnistumistilassa. Samaan aikaan jotkut valmistajat, joita edustavat Kiinan yksityiset yritykset, ilmestyvät hiljaa ja vahvistuvat. Kiinan tulevaisuuden paineanturimarkkinat ovat täynnä uusia tuntemattomia.