Въведение
В предишната статия подробно описахме класификацията на сензорите за налягане по референтни измервания, включително сензори за абсолютно налягане, сензори за манометрично налягане и сензори за диференциално налягане. Проучихме техните принципи на работа, сценарии на приложение и ключови фактори за избор, като поставихме основата за избор на правилния сензор за налягане. Ако не сте чели предишната част, можетещракнете тукда го прочета. Въпреки това, освен референтни измервания, сензорите за налягане могат да бъдат класифицирани и по технология. Разбирането на различните видове сензори за налягане по технология може да ни помогне да намерим най-подходящия и високопроизводителен сензор за конкретни приложения.
Изборът на сензори за налягане по технология е от решаващо значение, тъй като различните технологии имат значителни разлики в принципите на измерване, точността, времето за реакция, температурната стабилност и др. Независимо дали става въпрос за промишлена автоматизация, медицински устройства, космическо пространство или мониторинг на околната среда, изборът на подходящия тип сензор за налягане може значително да подобри надеждността и ефективността на системата. Ето защо тази статия ще разгледа принципите на работа, сценариите на приложение и предимствата и недостатъците на пиезорезистивни, капацитивни, пиезоелектрични, индуктивни и оптични сензори за налягане, като ви помага да направите най-информирания избор сред много опции.
Пиезорезистивни сензори за налягане
Определение и принцип на работа
Пиезорезистивните сензори за налягане измерват налягането чрез промени в съпротивлението, причинени от приложеното налягане. Принципът на работа се основава напиезорезистивен ефект, където съпротивлението на материала се променя, когато претърпи механична деформация (като натиск). Обикновено пиезорезистивните сензори за налягане са направени от силиконови, керамични или метални филми. Когато се приложи натиск върху тези материали, промените в съпротивлението им се преобразуват в електрически сигнали.
Сценарии за приложение
Пиезорезистивните сензори за налягане се използват широко в различни индустриални области, като автомобилостроене, медицински устройства, домакински уреди и индустриална автоматизация. В автомобилната индустрия измерват налягането на двигателното масло и налягането на гумите. В медицинските изделия те се използват за измерване на кръвно налягане и налягане в дихателната система. В индустриалната автоматизация пиезорезистивните сензори следят налягането в хидравличните и пневматичните системи.
Серията XDB пиезорезистивни сензори за налягане, като напримерXDB315иXDB308серия, разширяват допълнително възможностите на тези приложения. Трансмитерите за налягане от серията XDB315 използват високопрецизни и високостабилни санитарни диафрагми от дифузен силиконов плосък филм, включващи антиблокиращи функции, дългосрочна надеждност и висока точност, което ги прави особено подходящи за индустрии с високи санитарни изисквания, като хранителна и фармацевтични продукти. Трансмитерите за налягане от серията XDB308 с усъвършенствана пиезорезистивна сензорна технология и различни опции за изходен сигнал осигуряват отлична дългосрочна стабилност, подходящи за различни среди и среди, съвместими с SS316L.
Предимства и недостатъци
Пиезорезистивните сензори за налягане предлагат висока точност, добра линейност и бързо време за реакция. Освен това те обикновено са малки по размер и подходящи за приложения с ограничено пространство. Тези сензори обаче имат и някои недостатъци, като например чувствителност към температурни промени, което може да изисква температурна компенсация. Освен това тяхната дългосрочна стабилност при приложения с високо налягане може да не е толкова добра, колкото другите видове сензори.
Капацитивни сензори за налягане
Определение и принцип на работа
Капацитивните сензори за налягане откриват налягане чрез измерване на промените в капацитета, причинени от приложеното налягане. Тези сензори обикновено се състоят от две успоредни електродни пластини. Когато се приложи натиск, разстоянието между тези плочи се променя, което води до промяна в капацитета. След това промяната на капацитета се преобразува в четливи електрически сигнали.
Сценарии за приложение
Капацитивните сензори за налягане се използват широко в системи за измерване на нивото на течности, откриване на газ и вакуумни системи. При измерване на нивото на течността те определят нивото чрез измерване на промените във височината на течността. При откриване на газ те измерват налягането и потока на газа. Във вакуумните системи те следят вътрешните промени в налягането.
Капацитивните трансмитери за налягане/диференциално налягане от серията XDB602, с модулен микропроцесорен дизайн и усъвършенствана технология за цифрова изолация, осигуряват изключителна стабилност и устойчивост на смущения. Вградените температурни сензори подобряват точността на измерване и намаляват отклонението на температурата, заедно със стабилни възможности за самодиагностика, което ги прави идеални за приложения с висока прецизност в промишлената автоматизация и контрол на процеси.
Предимства и недостатъци
Капацитивните сензори за налягане предлагат висока чувствителност, ниска консумация на енергия и добра температурна стабилност. Освен това простата им структура им осигурява дълъг живот. Те обаче са чувствителни към промените във влажността и може да изискват допълнителна защита в среда с висока влажност. Освен това капацитивните сензори може да не работят добре при приложения с високо налягане.
Пиезоелектрични сензори за налягане
Определение и принцип на работа
Пиезоелектричните сензори за налягане измерват налягането с помощта на пиезоелектричния ефект, при който определени кристални материали генерират електрически заряди, когато са подложени на механично налягане. Тези материали обикновено включват кварц, бариев титанат и пиезоелектрична керамика. Когато се приложи налягане, те произвеждат електрически сигнали, пропорционални на приложеното налягане.
Сценарии за приложение
Пиезоелектричните сензори за налягане се използват широко в динамикатаизмерване на налягането, като изпитване на удар, изследване на експлозия и измерване на вибрации. В космическата и автомобилната промишленост те измерват налягането при изгаряне на двигателя и ударните вълни. В индустриалната автоматизация те следят вибрациите и механичното напрежение.
Предимства и недостатъци
Пиезоелектричните сензори за налягане предлагат високочестотна реакция, добра динамична производителност и висока чувствителност, което ги прави подходящи за измерване на бързо променящи се налягания. Те обаче не могат да се използват за измерване на статично налягане, тъй като не могат да поддържат заряд във времето. Те също са чувствителни към температурни промени и може да изискват температурна компенсация.
Индуктивни сензори за налягане
Определение и принцип на работа
Индуктивните сензори за налягане откриват налягане чрез измерване на промени в индуктивността, причинени от приложеното налягане. Тези сензори обикновено се състоят от индуктивна намотка и подвижна сърцевина. Когато се приложи натиск, позицията на сърцевината се променя, променяйки индуктивността на намотката. След това промяната на индуктивността се преобразува в четливи електрически сигнали.
Сценарии за приложение
Индуктивните сензори за налягане се използват главно в среда с висока температура и тежки промишлени условия, като мониторинг на налягането в турбината и високотемпературни флуидни системи. В нефтената и газовата индустрия те измерват налягането в дупките. В индустриалната автоматизация те следят налягането на газове и течности с висока температура.
Предимства и недостатъци
Индуктивните сензори за налягане предлагат добра температурна стабилност и висока точност, подходящи за висока температура и тежки среди. Тяхната здрава структура осигурява дълготрайна надеждност. Тези сензори обаче са относително големи и може да не са подходящи за приложения с ограничено пространство. Освен това тяхната скорост на реакция е относително ниска, което ги прави по-малко подходящи за бързо променящи се измервания на налягането.
Оптични сензори за налягане
Определение и принцип на работа
Оптичните сензори за налягане откриват налягане чрез измерване на промените в светлинните сигнали, причинени от приложеното налягане. Тези сензори използват вариации в интензитета на светлината, фазата или дължината на вълната в рамките на оптичното влакно, за да отразяват промените в налягането. Когато се приложи натиск върху влакното, неговите физически свойства се променят, променяйки светлинните сигнали.
Сценарии за приложение
Сензорите за налягане с оптични влакна се използват широко в медицината, мониторинга на околната среда и полетата за проучване на нефт. В областта на медицината те измерват кръвното налягане и вътрешното телесно налягане. При мониторинг на околната среда те откриват натиск върху океаните и подземните води. При проучването на нефт те измерват налягането по време на процесите на сондиране.
Предимства и недостатъци
Оптичните сензори за налягане предлагат устойчивост на електромагнитни смущения, пригодност за измервания на дълги разстояния и висока чувствителност. Техните свойства на материала им позволяват да работят стабилно в тежки условия. Тези сензори обаче са скъпи, а инсталирането и поддръжката им са сложни. Освен това са чувствителни към механични повреди, изискващи внимателно боравене и защита.
Чрез разбиране на принципите на работа, сценариите на приложение и предимствата и недостатъците на различните типове сензори за налягане по технология, ние можем да направим по-информиран избор за конкретни приложения, гарантирайки, че избраните сензори отговарят на изискванията и подобряват надеждността и ефективността на системата.
Време на публикуване: 12 юли 2024 г