Tipus de transmissors de pressió

Introducció senzilla del transmissor de pressió

Com a sensor de pressió la sortida del qual és un senyal estàndard, un transmissor de pressió és un instrument que accepta una variable de pressió i la converteix en un senyal de sortida estàndard en proporció. Pot convertir els paràmetres de pressió física del gas, líquid, etc. que percep el sensor de la cèl·lula de càrrega en senyals elèctrics estàndard (com ara 4-20 mADC, etc.) per proporcionar instruments secundaris com ara alarmes indicadores, registradors, reguladors, etc. per a la mesura i la indicació i la regulació del procés.

La classificació dels transmissors de pressió

Normalment, els transmissors de pressió dels quals parlem es divideixen segons el principi:
Transmissors de pressió capacitius, transmissors de pressió resistius, transmissors de pressió inductius, transmissors de pressió semiconductors i transmissors de pressió piezoelèctrics per a mesuraments d'alta freqüència. Entre ells, els transmissors de pressió resistius són els més utilitzats. El transmissor de pressió capacitiu pren el transmissor 3051S de Rosemount com a representant dels productes d'alta gamma.

Els transmissors de pressió es poden dividir en metall, ceràmica, silici difús, silici monocristal·lí, safir, pel·lícula polvoritzada, etc. segons els components sensibles a la pressió.

• El transmissor de pressió metàl·lic té poca precisió, però té poca influència de la temperatura i és adequat per a zones amb un ampli rang de temperatures i requisits de baixa precisió.
• Els sensors de pressió ceràmics tenen una millor precisió, però es veuen més afectats per la temperatura. Les ceràmiques també tenen l'avantatge de la resistència a l'impacte i la resistència a la corrosió, que es poden utilitzar en el camp de resposta.
• La precisió de transmissió de pressió del silici difús és molt alta i la deriva de temperatura també és gran, per la qual cosa generalment es requereix una compensació de temperatura abans de poder-lo utilitzar. A més, fins i tot després de la compensació de temperatura, no es pot mesurar la pressió superior a 125 °C. Tanmateix, a temperatura ambient, el coeficient de sensibilitat del silici difús és 5 vegades superior al de la ceràmica, per la qual cosa generalment s'utilitza en el camp de la mesura d'alta precisió.
• El transmissor de pressió de silici monocristal·lí és el sensor més precís en la pràctica industrial. És una versió millorada del silici difús. Per descomptat, el preu també s'ha actualitzat. Actualment, Yokogawa del Japó és el representant en el camp de la pressió de silici monocristal·lí.
• El transmissor de pressió de safir no és sensible als canvis de temperatura i té bones característiques de funcionament fins i tot en condicions d'alta temperatura; el safir té una resistència a la radiació extremadament forta; no hi ha deriva pn; pot funcionar normalment en les pitjors condicions de treball i és fiable. Alt rendiment, bona precisió, error de temperatura mínim i alt rendiment general.
• El transmissor de pressió de pel·lícula fina per pulverització catòdica no conté cap adhesiu i mostra una estabilitat i fiabilitat a llarg termini més elevades que el sensor de tensiòmetre enganxós; es veu menys afectat per la temperatura: quan la temperatura canvia a 100 ℃, la deriva del zero és només del 0,5%. El seu rendiment de temperatura és molt superior al sensor de pressió de silici de difusió; a més, pot entrar en contacte directe amb medis corrosius generals.

Principis dels diferents tipus de transmissors de pressió

• El principi del transmissor de pressió capacitiu.

Quan la pressió actua directament sobre la superfície del diafragma de mesura, aquest produeix una petita deformació. El circuit d'alta precisió del diafragma de mesura transforma aquesta petita deformació en un senyal de tensió altament lineal, proporcional a la pressió i proporcional al voltatge d'excitació. Després, utilitzant un xip dedicat, es converteix aquest senyal de tensió en un senyal de corrent estàndard de la indústria de 4-20 mA o un senyal de tensió d'1-5 V.

• El principi del transmissor de pressió de silici difús

La pressió del medi mesurat actua directament sobre el diafragma del sensor (normalment un diafragma 316L), fent que el diafragma produeixi un microdesplaçament proporcional a la pressió del medi, canviant el valor de la resistència del sensor i detectant-lo amb un circuit de Wheatstone. Aquest canvi, converteix i emet un senyal de mesura estàndard corresponent a aquesta pressió.

• Principi del transmissor de pressió de silici monocristal·lí

Els sensors de pressió piezoresistius es construeixen utilitzant l'efecte piezoresistiu del silici monocristall. Una oblia de silici monocristall s'utilitza com a element elàstic. Quan la pressió canvia, el silici monocristall produeix una tensió, de manera que la resistència a la tensió que s'hi difon directament produeix un canvi proporcional a la pressió mesurada, i aleshores el senyal de sortida de voltatge corresponent s'obté mitjançant el circuit del pont.

• Principi del transmissor de pressió ceràmic

La pressió actua directament sobre la superfície frontal del diafragma ceràmic, provocant una lleugera deformació del diafragma. La resistència de pel·lícula gruixuda està impresa a la part posterior del diafragma ceràmic i connectada a un pont de Wheatstone (pont tancat) a causa de l'efecte piezoresistiu del varistor. El pont genera un senyal de voltatge altament lineal proporcional a la pressió i proporcional a la tensió d'excitació. Generalment utilitzat per a la mesura de pressió de compressors d'aire, s'utilitza més ceràmica.

• Principi del transmissor de pressió de manòmetre de tensió

Els transmissors de pressió de manòmetre de resistència més utilitzats són els extensòmetres de resistència metàl·lica i els extensòmetres de semiconductors. L'extensòmetre de resistència metàl·lica és un tipus de dispositiu sensible que converteix el canvi de tensió a la peça de prova en un senyal elèctric. Hi ha dos tipus d'extensòmetres de filferro i extensòmetres de làmina metàl·lica. Normalment, l'extensòmetre està fermament unit a la matriu de tensió mecànica mitjançant un adhesiu especial. Quan la matriu se sotmet a un canvi de tensió, l'extensòmetre de resistència també es deforma, de manera que el valor de la resistència de l'extensòmetre canvia, de manera que el voltatge aplicat a la resistència canvia. Els transmissors de pressió de manòmetre de resistència són relativament rars al mercat.

• Transmissor de pressió de safir

El transmissor de pressió de safir utilitza el principi de funcionament de la resistència a la tensió, adopta components sensibles al silici-safir d'alta precisió i converteix el senyal de pressió en un senyal elèctric estàndard a través d'un circuit amplificador dedicat.

• Transmissor de pressió de pel·lícula de pulverització catòdica

L'element sensible a la pressió de la polvorització catòdica es fabrica mitjançant tecnologia microelectrònica, formant un pont de Wheatstone ferm i estable a la superfície del diafragma elàstic d'acer inoxidable. Quan la pressió del medi mesurat actua sobre el diafragma elàstic d'acer inoxidable, el pont de Wheatstone de l'altre costat produeix un senyal de sortida elèctrica proporcional a la pressió. A causa de la seva bona resistència a l'impacte, les pel·lícules polvoritzades s'utilitzen sovint en ocasions amb impactes de pressió freqüents, com ara equips hidràulics.

Precaucions per a la selecció del transmissor de pressió

• Selecció del valor del rang de pressió del transmissor:

Primer determineu el valor màxim de la pressió mesurada al sistema. En general, cal seleccionar un transmissor amb un rang de pressió aproximadament 1,5 vegades més gran que el valor màxim, o deixar que el rang de pressió normal recaigui sobre el transmissor de pressió. 1/3~2/3 del rang normal també és un mètode comú.

• Quin tipus de medi de pressió:

Els líquids viscosos i els fangs bloquejaran els ports de pressió. Els dissolvents o les substàncies corrosives destruiran els materials del transmissor que estan en contacte directe amb aquests medis.
El material del transmissor de pressió general que entra en contacte amb el medi és acer inoxidable 316. Si el medi no és corrosiu per a l'acer inoxidable 316, bàsicament tots els transmissors de pressió són adequats per mesurar la pressió del medi;
Si el medi és corrosiu per a l'acer inoxidable 316, s'ha d'utilitzar un segell químic i s'ha d'utilitzar una mesura indirecta. Si s'utilitza el tub capil·lar ple d'oli de silicona per guiar la pressió, es pot evitar la corrosió del transmissor de pressió i allargar la vida útil del transmissor de pressió.

• Quanta precisió necessita el transmissor:

La precisió està determinada per: no linealitat, histèresi, no repetibilitat, temperatura, escala de desplaçament zero i temperatura. Com més alta sigui la precisió, més alt serà el preu. Generalment, la precisió del transmissor de pressió de silici difús és de 0,5 o 0,25, i el transmissor de pressió de silici capacitiu o monocristal·lí té una precisió de 0,1 o fins i tot 0,075.

• Connexió al procés del transmissor:

Generalment, els transmissors de pressió s'instal·len en canonades o dipòsits. Per descomptat, una petita part d'ells s'instal·len i s'utilitzen amb mesuradors de cabal. Normalment hi ha tres formes d'instal·lació de transmissors de pressió: rosca, brida i brida. Per tant, abans de seleccionar el transmissor de pressió, també s'ha de tenir en compte la connexió al procés. Si és roscada, cal determinar l'especificació de la rosca. Per a les brides, cal tenir en compte les especificacions de la brida del diàmetre nominal.

Introducció a la indústria dels transmissors de pressió

Uns 40 països d'arreu del món es dediquen a la investigació i la producció de sensors, dels quals els Estats Units, el Japó i Alemanya són les regions amb la producció de sensors més gran. Els tres països junts representen més del 50% del mercat mundial de sensors.

Avui dia, el mercat de transmissors de pressió al meu país és un mercat madur amb una alta concentració de mercat. Tanmateix, la posició dominant la tenen els països estrangers representats per Emerson, Yokogawa, Siemens, etc. Els productes de marca representen aproximadament el 70% de la quota de mercat i tenen un avantatge absolut en projectes d'enginyeria grans i mitjans.

Això es deu a les seqüeles de l'adopció anticipada per part del meu país de l'estratègia del "mercat de la tecnologia", que va afectar molt les empreses estatals del meu país i que en el seu moment va estar en un estat de fracàs, però alhora, alguns fabricants, representats per empreses privades xineses, apareixen i es fan més forts silenciosament. El futur mercat xinès de transmissors de pressió està ple de noves incògnites.