市場(chǎng)上有許多類型的機(jī)電傳感器。盡管如此,所有壓力傳感器都會(huì)通過在壓力變化時(shí)測(cè)量傳感器內(nèi)部的物理變化來推斷壓力。這種物理變化可以是電阻,電容或頻率。這里想回顧一下與工業(yè)壓力變送器一起使用的所有類型的壓力傳感器,并解釋該傳感器的優(yōu)缺點(diǎn)。但是,這并不是一個(gè)完整的列表,但確實(shí)涵蓋了當(dāng)前市場(chǎng)上90%的壓力變送器。
電容壓力傳感器
電容壓力傳感器是一種大型電容器,由一個(gè)固定板和一個(gè)可移動(dòng)板形成,它們連接至隔膜的機(jī)械輸出(通過填充液)。在板之間是介電材料。該傳感器還具有為電容器供電的振蕩器電路和電容檢測(cè)器電路。
電容壓力
電容器通電后,過程膜片上的壓力變化就會(huì)通過液壓傳遞到可移動(dòng)的板上,從而導(dǎo)致板之間的距離發(fā)生變化。距離的這種變化會(huì)改變極板之間的電容。電容檢測(cè)器電路感測(cè)電容的變化。傳感器中的電路的特征是知道電容的Y變化等于壓力的X變化。這種類型的傳感器的輸出信號(hào)很小且模擬。必須精心設(shè)計(jì)電容檢測(cè)器電路,以消除雜散電容的影響。作為模擬信號(hào),必須使用A / D轉(zhuǎn)換器將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字,以供變送器的處理電路使用。
好處
- •良好的低壓性能
- •良好的真空范圍性能
- •成熟的設(shè)計(jì)(使用了50多年)
缺點(diǎn)
- •電子復(fù)雜
- •僅測(cè)量一個(gè)過程變量
- •產(chǎn)生模擬輸出信號(hào)(需要A / D轉(zhuǎn)換器)
- •低信噪比
- •不能很好地處理過壓事件
- •沒有用于溫度補(bǔ)償?shù)臏囟葌鞲衅鳎ū仨歊TD放置在傳感器外部)
- •它是無源傳感器
這種傳感器類型使用壓阻效應(yīng)來測(cè)量壓力。壓阻效應(yīng)#早由開爾文勛爵(Lord Kelvin)于1856年發(fā)現(xiàn),它指出半導(dǎo)體的電阻隨機(jī)械應(yīng)力的變化而變化。過程壓力的變化會(huì)引起機(jī)械應(yīng)力。在運(yùn)行過程中,過程膜片上的壓力變化通過填充液以液壓方式傳遞到傳感器膜片上。傳感器中的電路的特征是知道電阻的Y變化等于壓力的X變化。
壓電壓力
盡管可以使用不同類型的半導(dǎo)體,但是單晶硅由于其優(yōu)異的性能而被#廣泛地使用。這些傳感器使用四個(gè)壓敏電阻相連,以形成惠斯通電橋電路,以#大化傳感器的輸出并減少靈敏度誤差。此類傳感器的輸出信號(hào)是模擬信號(hào),因此必須使用A / D轉(zhuǎn)換器將信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字格式,以供變送器的處理電路使用。
好處
- 響應(yīng)時(shí)間好
- 易于制造
缺點(diǎn)
- 受到高溫的負(fù)面影響
- 受到高靜壓的負(fù)面影響
- 僅測(cè)量一個(gè)過程變量
- 產(chǎn)生模擬輸出信號(hào)(需要A / D轉(zhuǎn)換器)
- 無法很好地處理超壓事件
- 低信噪比
- 沒有用于溫度補(bǔ)償?shù)臏囟葌鞲衅鳎≧TD必須位于傳感器外部)
- 它是一個(gè)無源傳感器
硅諧振傳感器
硅諧振傳感器是使用3D半導(dǎo)體微加工技術(shù)由單晶硅制成的。在傳感器上形成兩個(gè)“ H”形諧振器的圖案,每個(gè)諧振器均以高頻輸出運(yùn)行。
當(dāng)施加壓力時(shí),橋同時(shí)受到應(yīng)力,一個(gè)處于壓縮狀態(tài),另一個(gè)處于拉伸狀態(tài)。諧振頻率的#終變化會(huì)產(chǎn)生與施加壓力成正比的高差分輸出(kHz)。微處理器管理此簡單的基于時(shí)間的功能。
微處理器可以直接從傳感器接收數(shù)字信號(hào),而wuxu通過A / D轉(zhuǎn)換器。因此提高了發(fā)射機(jī)的整體精度,因?yàn)楸M管很小,但是在轉(zhuǎn)換的每個(gè)階段中都有一定的出錯(cuò)可能性。
在壓差應(yīng)用中,微處理器還可以使用兩個(gè)頻率來確定靜壓。
因此,該傳感器可以用一個(gè)傳感器測(cè)量兩個(gè)不同的過程屬性。
好處
- •非常穩(wěn)定的可重復(fù)輸出(消除 磁滯)
- •高精度輸出
- •總數(shù)字信號(hào)
- •極低的溫度影響
- •高信噪比
- •傳感器內(nèi)置的溫度傳感器
- •可預(yù)測(cè)
- •它是有源傳感器
缺點(diǎn)
- •制造相對(duì)昂貴
- •不能在核電站的“熱”側(cè)使用