Ճնշման տվիչների տեսակները

Ճնշման հաղորդիչի պարզ ինքնուրույն ներդրում

Որպես ճնշման սենսոր, որի ելքը ստանդարտ ազդանշան է, ճնշման փոխանցիչը գործիք է, որը ընդունում է ճնշման փոփոխական և համամասնորեն այն փոխակերպում է ստանդարտ ելքային ազդանշանի: Այն կարող է բեռնախցիկի սենսորով զգացվող գազի, հեղուկի և այլնի ֆիզիկական ճնշման պարամետրերը փոխակերպել ստանդարտ էլեկտրական ազդանշանների (օրինակ՝ 4-20mADC և այլն)՝ չափման, ցուցման և գործընթացի կարգավորման համար լրացուցիչ գործիքներ, ինչպիսիք են ցուցիչ ազդանշանները, ձայնագրիչները, կարգավորիչները և այլն, տրամադրելու համար:

Ճնշման սենսորների դասակարգում

Սովորաբար ճնշման փոխանցիչները, որոնց մասին մենք խոսում ենք, բաժանվում են սկզբունքով.
Բարձր հաճախականության չափման համար նախատեսված կոնդենսատորային ճնշման փոխանցիչներ, դիմադրողական ճնշման փոխանցիչներ, ինդուկտիվ ճնշման փոխանցիչներ, կիսահաղորդչային ճնշման փոխանցիչներ և պիեզոէլեկտրական ճնշման փոխանցիչներ: Դրանց թվում առավել շատ օգտագործվող են դիմադրողական ճնշման փոխանցիչները: Կոնդենսատորային ճնշման փոխանցիչը Rosemount-ի 3051S փոխանցիչն է, որը բարձրակարգ արտադրանքի ներկայացուցիչն է:

Ճնշման հաղորդիչները կարելի է բաժանել մետաղական, կերամիկական, դիֆուզային սիլիցիումի, մոնոբյուրեղային սիլիցիումի, շափյուղայի, փոշեպատված թաղանթի և այլնի՝ ըստ ճնշման նկատմամբ զգայուն բաղադրիչների:

• Մետաղական ճնշման տվիչը ցածր ճշգրտություն ունի, բայց քիչ ազդեցություն ունի ջերմաստիճանի վրա և հարմար է լայն ջերմաստիճանային դիապազոն և ցածր ճշգրտության պահանջներ ունեցող տարածքների համար։
• Կերամիկական ճնշման սենսորներն ունեն ավելի լավ ճշգրտություն, բայց ավելի շատ են ազդում ջերմաստիճանից: Կերամիկան նաև ունի հարվածային դիմադրության և կոռոզիոն դիմադրության առավելություն, որը կարող է օգտագործվել արձագանքման ոլորտում:
• Դիֆուզային սիլիցիումի ճնշման փոխանցման ճշգրտությունը շատ բարձր է, իսկ ջերմաստիճանի շեղումը նույնպես մեծ է, ուստի դրա օգտագործումից առաջ սովորաբար անհրաժեշտ է ջերմաստիճանի փոխհատուցում: Ավելին, նույնիսկ ջերմաստիճանի փոխհատուցումից հետո 125°C-ից բարձր ճնշումը չի կարող չափվել: Այնուամենայնիվ, սենյակային ջերմաստիճանում դիֆուզային սիլիցիումի զգայունության գործակիցը 5 անգամ մեծ է կերամիկայի զգայունության գործակցից, ուստի այն սովորաբար օգտագործվում է բարձր ճշգրտության չափումների ոլորտում:
• Միաբյուրեղային սիլիցիումային ճնշման տվիչը արդյունաբերական պրակտիկայում ամենաճշգրիտ սենսորն է: Այն դիֆուզային սիլիցիումի արդիականացված տարբերակն է: Իհարկե, գինը նույնպես բարձրացված է: Ներկայումս մոնոբյուրեղային սիլիցիումային ճնշման ոլորտի ներկայացուցիչը Ճապոնիայի «Յոկոգավա» ընկերությունն է:
• Սապֆիրե ճնշման հաղորդիչը զգայուն չէ ջերմաստիճանի փոփոխությունների նկատմամբ և ունի լավ աշխատանքային բնութագրեր նույնիսկ բարձր ջերմաստիճանի պայմաններում։ Սապֆիրե ճնշման փոխանցիչը ունի չափազանց ուժեղ ճառագայթային դիմադրություն, pn շեղում չունի, այն կարող է նորմալ աշխատել ամենավատ աշխատանքային պայմաններում և հուսալի է։ Բարձր արդյունավետություն, լավ ճշգրտություն, նվազագույն ջերմաստիճանային սխալ և բարձր ընդհանուր ծախսարդյունավետություն։
• Ցողվող բարակ թաղանթային ճնշման հաղորդիչը չի պարունակում որևէ սոսինձ, և այն ցուցաբերում է ավելի բարձր երկարաժամկետ կայունություն և հուսալիություն, քան կպչուն լարվածության չափիչ սենսորը։ Այն ավելի քիչ է տուժում ջերմաստիճանից. երբ ջերմաստիճանը փոխվում է 100 ℃-ով, զրոյական շեղումը կազմում է ընդամենը 0.5%։ Դրա ջերմաստիճանային ցուցանիշները շատ ավելի բարձր են, քան դիֆուզիոն սիլիցիումային ճնշման սենսորը։ Բացի այդ, այն կարող է անմիջականորեն շփվել ընդհանուր քայքայիչ միջավայրի հետ։

Ճնշման տարբեր տեսակի սենսորների սկզբունքը

• Կոնդենսատորային ճնշման հաղորդիչի սկզբունքը:

Երբ ճնշումը անմիջականորեն ազդում է չափիչ դիաֆրագմայի մակերեսի վրա, դիաֆրագման առաջացնում է փոքր դեֆորմացիա։ Չափիչ դիաֆրագմայի բարձր ճշգրտության սխեման այս փոքր դեֆորմացիան վերածում է ճնշմանը համեմատական ​​և գրգռման լարմանը համեմատական ​​բարձր գծային լարման։ Սիգնալ, ապա օգտագործել հատուկ չիպ՝ այս լարման ազդանշանը արդյունաբերական ստանդարտ 4-20 մԱ հոսանքի ազդանշանի կամ 1-5 Վ լարման ազդանշանի փոխակերպելու համար։

• Դիֆուզիոն սիլիցիումային ճնշման հաղորդիչի սկզբունքը

Չափվող միջավայրի ճնշումը անմիջականորեն ազդում է սենսորի դիաֆրագմայի վրա (սովորաբար 316L դիաֆրագմա), ինչը ստիպողաբար առաջացնում է դիաֆրագմա, որը համամասնական է միջավայրի ճնշմանը, փոխում է սենսորի դիմադրության արժեքը և հայտնաբերում այն ​​Ուիթսթոունի սխեմայի միջոցով։ Այս փոփոխությունը փոխակերպում և արտածում է այս ճնշմանը համապատասխանող ստանդարտ չափման ազդանշան։

• Մոնոկրիստալային սիլիցիումային ճնշման հաղորդիչի սկզբունքը

Պիեզոռեզիստիվ ճնշման սենսորները կառուցված են միաբյուրեղային սիլիցիումի պիեզոռեզիստիվ էֆեկտի միջոցով: Միաբյուրեղային սիլիցիումի թիթեղն օգտագործվում է որպես առաձգական տարր: Երբ ճնշումը փոխվում է, միաբյուրեղային սիլիցիումը առաջացնում է լարվածություն, այնպես որ դրա վրա ուղղակիորեն ցրված լարվածության դիմադրությունը առաջացնում է չափված ճնշմանը համամասնական փոփոխություն, որից հետո կամրջային միացման միջոցով ստացվում է համապատասխան լարման ելքային ազդանշան:

• Կերամիկական ճնշման հաղորդիչի սկզբունքը

Ճնշումը անմիջականորեն ազդում է կերամիկական դիաֆրագմայի առջևի մակերեսի վրա՝ առաջացնելով դիաֆրագմայի աննշան դեֆորմացիա: Հաստ թաղանթային դիմադրությունը տպագրված է կերամիկական դիաֆրագմայի հետևի մասում և միացված է Ուիթսթոունի կամրջին (փակ կամուրջ)՝ վարիստորի պիեզոռեզիստիվ էֆեկտի շնորհիվ: Կամուրջը առաջացնում է բարձր գծային լարման ազդանշան, որը համեմատական ​​է ճնշմանը և համեմատական ​​է գրգռման լարմանը: Օդային կոմպրեսորների ճնշման չափման համար սովորաբար օգտագործվում են ավելի շատ կերամիկաներ:

• Լարվածության չափիչի ճնշման հաղորդիչի սկզբունքը

Առավել հաճախ օգտագործվող լարվածության չափիչ ճնշման փոխանցիչները մետաղական դիմադրության լարվածության չափիչներն են և կիսահաղորդչային լարվածության չափիչները: Մետաղական դիմադրության լարվածության չափիչը զգայուն սարքի տեսակ է, որը փորձարկվող կտորի վրա լարվածության փոփոխությունը վերածում է էլեկտրական ազդանշանի: Կան երկու տեսակի մետաղալարային լարվածության չափիչ և մետաղական փայլաթիթեղային լարվածության չափիչ: Սովորաբար լարվածության չափիչը հատուկ սոսնձի միջոցով ամուր կպչում է մեխանիկական լարվածության մատրիցին: Երբ մատրիցը ենթարկվում է լարվածության փոփոխության, դիմադրության լարվածության չափիչը նույնպես դեֆորմացվում է, այնպես որ լարվածության չափիչի դիմադրության արժեքը փոխվում է, այնպես որ փոխվում է դիմադրությանը կիրառվող լարումը: Լարման չափիչ ճնշման փոխանցիչները համեմատաբար հազվադեպ են հանդիպում շուկայում:

• Սապֆիրի ճնշման հաղորդիչ

Սապֆիրե ճնշման հաղորդիչը օգտագործում է լարվածության դիմադրության աշխատանքային սկզբունքը, ընդունում է բարձր ճշգրտության սիլիցիում-սապֆիրե զգայուն բաղադրիչներ և ճնշման ազդանշանը վերածում է ստանդարտ էլեկտրական ազդանշանի՝ նվիրված ուժեղացուցիչի միացման միջոցով։

• Ցողող թաղանթի ճնշման հաղորդիչ

Ցողման ճնշման նկատմամբ զգայուն տարրը արտադրվում է միկրոէլեկտրոնիկայի տեխնոլոգիայով՝ ձևավորելով ամուր և կայուն Ուիթսթոուն կամուրջ առաձգական չժանգոտվող պողպատե դիաֆրագմայի մակերեսին: Երբ չափվող միջավայրի ճնշումը ազդում է առաձգական չժանգոտվող պողպատե դիաֆրագմայի վրա, մյուս կողմում գտնվող Ուիթսթոուն կամուրջը ստեղծում է ճնշմանը համամասնական էլեկտրական ելքային ազդանշան: Իր լավ հարվածային դիմադրության շնորհիվ, ցողման թաղանթները հաճախ օգտագործվում են հաճախակի ճնշման հարվածներով դեպքերում, ինչպիսիք են հիդրավլիկ սարքավորումները:

Ճնշման հաղորդիչի ընտրության նախազգուշական միջոցներ

• Փոխանցիչի ճնշման միջակայքի արժեքի ընտրություն՝

Նախ որոշեք համակարգում չափված ճնշման առավելագույն արժեքը: Ընդհանուր առմամբ, դուք պետք է ընտրեք մի հաղորդիչ, որի ճնշման միջակայքը մոտ 1.5 անգամ մեծ է առավելագույն արժեքից, կամ թողեք, որ նորմալ ճնշման միջակայքը ընկնի ճնշման հաղորդիչի վրա: Նորմալ միջակայքի 1/3~2/3-ը նույնպես տարածված մեթոդ է:

• Ինչպիսի՞ ճնշման միջավայր:

Մածուցիկ հեղուկները և ցեխը կխցանեն ճնշման անցքերը: Արդյո՞ք լուծիչները կամ քայքայիչ նյութերը կքանդեն հաղորդիչի այն նյութերը, որոնք անմիջական շփման մեջ են այդ միջավայրերի հետ:
Միջավայրի հետ շփվող ընդհանուր ճնշման տվիչի նյութը 316 չժանգոտվող պողպատն է: Եթե միջավայրը չի կոռոզիոն ազդեցություն ունենում 316 չժանգոտվող պողպատի վրա, ապա հիմնականում բոլոր ճնշման տվիչները հարմար են միջավայրի ճնշումը չափելու համար։
Եթե ​​միջավայրը քայքայիչ է 316 չժանգոտվող պողպատի համար, պետք է օգտագործվի քիմիական կնիք և անուղղակի չափում: Եթե ճնշումը կառավարելու համար օգտագործվում է սիլիկոնային յուղով լցված մազանոթային խողովակ, դա կարող է կանխել ճնշման փոխանցիչի կոռոզիան և երկարացնել ճնշման փոխանցիչի կյանքը:

• Ինչ ճշգրտություն է անհրաժեշտ հաղորդիչին.

Ճշգրտությունը որոշվում է հետևյալ գործոններով՝ ոչ գծայինություն, հիստերեզիս, չկրկնվողություն, ջերմաստիճան, զրոյական շեղման սանդղակ և ջերմաստիճան։ Որքան բարձր է ճշգրտությունը, այնքան բարձր է գինը։ Ընդհանուր առմամբ, դիֆուզային սիլիցիումային ճնշման հաղորդիչի ճշգրտությունը 0.5 կամ 0.25 է, իսկ կոնդենսատորային կամ մոնոբյուրեղային սիլիցիումային ճնշման հաղորդիչը ունի 0.1 կամ նույնիսկ 0.075 ճշգրտություն։

• Փոխանցիչի միացման գործընթացը.

Սովորաբար, ճնշման փոխանցիչները տեղադրվում են խողովակների կամ բաքերի վրա: Իհարկե, դրանց մի փոքր մասը տեղադրվում և օգտագործվում է հոսքաչափերի հետ միասին: Սովորաբար ճնշման փոխանցիչների տեղադրման երեք ձև կա՝ թելային, եզրային և սեղմակային: Հետևաբար, ճնշման փոխանցիչը ընտրելուց առաջ պետք է հաշվի առնել նաև տեխնոլոգիական միացումը: Եթե այն թելային է, անհրաժեշտ է որոշել թելի տեխնիկական բնութագրերը: Ֆլանշերի դեպքում անհրաժեշտ է հաշվի առնել անվանական տրամագծի ֆլանշի տեխնիկական բնութագրերը:

Ճնշման հաղորդիչի արդյունաբերության ներդրում

Աշխարհի մոտ 40 երկիր զբաղվում է սենսորների հետազոտությամբ և արտադրությամբ, որոնցից Միացյալ Նահանգները, Ճապոնիան և Գերմանիան ամենամեծ սենսորային արտադրանք ունեցող տարածաշրջաններն են։ Երեք երկրները միասին կազմում են աշխարհի սենսորային շուկայի ավելի քան 50%-ը։

Այսօր իմ երկրում ճնշման փոխանցիչների շուկան զարգացած շուկա է՝ բարձր շուկայական կենտրոնացվածությամբ։ Այնուամենայնիվ, գերիշխող դիրքը զբաղեցնում են արտասահմանյան երկրները՝ ներկայացված Emerson, Yokogawa, Siemens և այլն ընկերությունների կողմից։ Բրենդային արտադրանքը կազմում է շուկայի մոտ 70%-ը և ունի բացարձակ առավելություն խոշոր և միջին չափի ինժեներական նախագծերում։

Սա պայմանավորված է իմ երկրի կողմից «տեխնոլոգիաների շուկայի» ռազմավարության վաղաժամ ընդունման հետևանքներով, որը մեծ հարված հասցրեց իմ երկրի պետական ​​ձեռնարկություններին և մի ժամանակ գտնվում էր սնանկության վիճակում, բայց միևնույն ժամանակ, որոշ արտադրողներ, որոնք ներկայացված են Չինաստանի մասնավոր ձեռնարկություններով, աննկատելիորեն հայտնվում և հզորանում են։ Չինաստանի ապագա ճնշման հաղորդիչների շուկան լի է նոր անհայտներով։