化工儀器網
技術文章
壓力傳感器選型的三大要素
閱讀：2251 發布時間：2018-5-25 為新項目或設備選擇壓力傳感器時，設計師通常比較關注關鍵設計參數，如壓力范圍、電流輸出、介質兼容性以及環境條件等。然而，若要根據不同的應用選出合適的傳感器，除以上參數外，還需考慮其它因素，常常被忽略的設計因素：壓力傳遞介質（充油式和非充油式）、結構和傳感技術類型。這也是壓力傳感器選型的三大要素。
一 壓力傳遞介質（充油式vs非充油式）
在壓力傳感行業存在多種不同的傳感技術，但所有傳感器都可分為兩大類：充油式和非充油式。充油式傳感器是指在膜片和傳感元件之間采用油液作為壓力傳遞介質的傳感器，例如基于微機電系統(MEMS)的電子傳感器。
充油式傳感器具有材料相容性(好)、成本低、易于集成到成套傳感器系統中等特點，對許多制造應用都吸引力。雖然應用日益普遍，但相較于非充油式傳感器，仍有不少缺點。
充油式設計的zui大缺點是故障成本高。一旦傳感膜片因過壓或制造缺陷而破裂，那么油液就會泄漏至應用中并污染系統。油液進入系統會損壞關鍵的部件，造成成數千乃至數百萬美元的損失，損失程度視具體應用而異（如，代價昂貴的燃料電池系統）。更糟的是，許多系統一旦被油液污染，幾乎就沒有修復的可能。相比之下，非充油式設計不僅能消除因故障導致污染的可能性，而且還可承受更高的過壓沖擊。
二 結構
壓力傳感器在應用中的服役時間是挑選傳感器的關鍵指標之一。一般而言，全焊接結構的傳感器，設計更堅固、耐用，在許多苛刻應用中的使用壽命都較長。另外，還要考慮接頭在外殼上的焊接牢固度。要知道，在應用現場，這些裝置常常會暴露在影響傳感器工作的非理想環境下。
確保制造商不僅能夠提供多種壓力接頭，包括1/4”和1/8”NPT等標準口徑，而且還能夠視需要量身定制過程接頭。即使再堅固耐用的設計也有可能受潮濕環境影響，因此部分傳感器需防潮保護以防止接頭引腳的四周被腐蝕。
如果擔心保護傳感器受惡劣環境侵蝕，則選擇IP防護等級滿足安裝需求的傳感器。傳感器可提供多種IP防護等級。其中，IP65級防護的型號可提供抵御粉塵滲入和噴嘴噴水的全面保護。
IP67級防護的傳感器能夠防護灰塵侵入以及短暫浸泡。IP69K級防護則適用于高壓、高溫應用。如果液體滲入會導致風險，切記采用密封電纜。盡可能避免選擇充油式傳感器，它采用了不同導熱系數的材料，會增加傳感器的不穩定性。
三 傳感技術類型
雖然穩定可靠的電路設計可滿足不同人的不同需求，但總體而言，zui重要的仍是其可靠性、穩定性及耐惡劣環境能力。目前，濺射薄膜和可變電容技術被視為工業應用領域先進的傳感技術。薄膜傳感器采用成熟的惠斯通電橋原理。根據這種設計，首先通過將分子層噴射到17-4或316L不銹鋼膜上，然后在膜片上蝕刻電路，從而實現出色的電阻分辨率和一致性。通過濺射薄膜技術，可將簡單、高精度和緊湊的應力計沉積于傳感膜背面。
Setra西特公司的電容式壓力傳感器巧妙地采用了簡單、耐用和穩定的電容器元件。其典型配置為：緊湊外殼內裝設兩個緊密間隔的平行電絕緣金屬面，其中之一就是在壓力作用下會輕微彎曲的膜片。
金屬面（或板）牢牢安裝在傳感器內部，因此施加壓力的微小變化可導致組件的輕微機械變形，從而改變兩個金屬面之間的間隙大小（形成可變電容效果）。而靈敏的線性比較器電路（采用特別設計的保護集成電路）可檢測到間隙變化導致的電容變化，繼而放大并輸出比例放大的高電平信號。
兩種傳感器的測量原理幾乎都可消除漂移現象并提供更高的靈敏度。此外，它們還融合了緊湊的設計和良好的溫度穩定性。薄膜式和電容式傳感器能提供與輸入壓力成比例的線性模擬輸出信號，具有高精度和高性能的特點。
電容指容納電荷的能力。電容器指電路中能夠儲存電荷的元件，與電感器、電阻器并稱為基本的三種電路元件。電容器不測量存儲能量的大小，僅度量可儲存能量的潛在能力。這種潛在能力以法拉第(F)為單位進行計量，但在大部分的消費級電容器中，通常采用微法(µF)或更小的單位。
電容器由兩塊導電板組成，中間采用絕緣層（也稱為電介質）隔離。電容器多種多樣，其大小、導電板布置以及所采用的電介質材料各不相同。當電容器接通電路時，電源的電壓促使電子積聚在一塊板的表面，并使另一塊板表面釋放電子，從而導致兩板之間形成電勢差。電容器的電容值可為固定值，也可根據應用進行調節和改變。電極板的尺寸、形狀及距離都會影響元件的電容大小。相較于距離較遠的較小金屬板所構成的電容器，距離近的較大金屬板所構成的電容器電容更大。
電容的應用日益廣泛，例如計算機存儲器、電容式傳聲器、無線電接收器、脈沖磁體和壓力傳感器等。相比于采用其它技術的傳感器，電容式壓力傳感器具有更高精度（±0.07%滿量程精度）