压力传感器的选型过程

　　压力传感器的选型关键

　　跟着现代丈量和自动化技能的开展，压力传感器的用量每年以20%的速度添加。现在市场上的压力传感器品种繁多，标准及技能功能纷歧，价格不同也很大。摆在运用者面前的问题是，应选用怎样的压力传感才干满意需求？哪些目标是最重要的？应考虑哪些问题？这就涉及到传感器的选用。选用的准则便是以最经济的价格买到满意其用处、压力量程、精度要求、温度规模、电和机械要求的压力传感器。

　　传感器装到设备上后，运转正常、安稳，丈量精确。以下是选用压力传感器时有必要考虑的几个重要方面。

　　1.用处

　　因为结构不同，压力传感器能够分为测定肯定压力、对大气的相对压力和差压。测定肯定压力时，传感器内本身带有真空参阅压，所测压力与大气压力无关，是相关于真空的压力。对大气的相对压力是以大气压力为参阅压，因而传感器弹性膜一侧一直与大气是连通的。因为大气压力与离地面的高度、四季中大气中水汽含量的改动以及不同地址和组成大气的各种气体的含量的改动有关。因而，所测得的相对压力便与上述要素有关。此外，还可从传感器弹性膜两边别离导人流体压力，这样能测定流体不同地址或流体间的差压。针对不同用处应选用不同结构的压力传感器。

　　2.压力量程规模

　　压力传感器的压力适用规模是分级的。这是因为压力传感器的弹性膜接受流体压力有一个极限。这便是一般所说的耐压极限，超越此极限弹性膜便决裂了。一般来说，每一传感器都有20-300%的过压才干。因而，产品阐明书上的压力最大量程为耐压极限的30-80%.选用过高的压力量程是不必要的。

　　压力量程的选用应首要考虑三个方面的要素：

　　即传感器的最大过压才干、精度与压力量程的联系和传感器的价格与压力量程的联系。

　　关于传感器的最大过压才干，传感器接受静压力与动压力状况下是有很大差异的。后者往往会呈现冲击压力，乃至冲击波。冲击压力远高于静压力。假如选用的最大作业压力量程是指静压力的话，传感器在接受动压力时，应选用较大的过压才干。不然冲击压力很简单到达极限耐压，使压力传感器受到损坏。

　　关于精度与压力量程的联系。压力传感器的热零点漂移和热灵敏度漂移系数及非线性差错是影响传感器精度的重要目标。对同一压力传感器来说，热零点漂移系数随作业压力添加而减小，而热灵敏度系数和非线性差错随作业压力添加而添加。因而，作业压力添加有利于减小热零点漂移，而不利于热灵敏度漂移和非线性差错。热零点漂移比较大时，进步作业压力量程有利于进步压力传感器的精度。热零点漂移比较小时，减小作业压力量程有利于进步精度。对不同压力量程的传感器来说，灵敏度是不同的。低压力量程传感器的灵敏度高分辨率天然也高。

　　关于传感器的价格与压力量程的联系，一般来说，013-1MPa的压力传感器的价格较廉价，011MPa以下或1MPa以上的压力传感器价格比较贵。测定2-3kPa压力时可选购10-50kPa的压力传感器。特别是运用者自己规划和选用补偿电路时，能使精度进一步进步。这样能够使本钱大幅度下降。一般来说，质量好的压力传感器，满量程输出都能够到达100mV/10V.假如只用一半的压力量程，则对应的输出便只需50mV/10V.因而最大作业量程应尽或许挨近产品阐明书上所标明的该压力传感器的量程级。

　　3.精度

　　压力传感器可用作压力计量元件或作灵敏元件从而进行自动控制。特别对前一用处，对它提出比较高的精度要求。因为用半导体芯片制成的压力传感器的精度受温度的影响，因而应留意传感器的运用温度规模。

　　静态精度是指某一特定温度（室温25℃）下应到达的精度。能够分为四档：0101-011%FS为超高精度：011-1%FS为高精度：1-2%FS为一般精度；2-10%FS为低精度。

　　全温度规模精度是指压力传感器在整个运用温度规模内都应到达的精度。相同能够分为四档：

　　0101-011%FS;011-1%FS;1-2%FS;2-10%FS.静态精度到达011-1%FS，或许全温度规模精度只够1-2%FS，乃至只够2-10%FS.

　　对运用者来说，往往期望压力传感器的精度越高越好。可是压力传感器到达高精度时，必定在制造进程中增添了许多附加工艺以及校淮进程和补偿技能，相应本钱进步了，当然其价格也随之大幅度添加。因而应根据压力传感器实践运用场合和要求，提出合理的精度要求及相应的温度规模。

　　4.电学要求

　　一般一般压力传感器的输出为模拟信号，近间隔满量程输出电压可达100-150mV，输出电流为0-0101mA.远间隔输出信号电压便会衰减，应选用电流信号输出。经压力变送器将电流扩大后能够输出20mA以下的电流信号。这样，价格就成倍添加。

　　别的，只需通过A/D和V/F改换后才干得到数字信号和频率信号。

　　恒流源和恒压源都是一般传感器选用的两种鼓励源。两种鼓励方法是有差异的，其作用不同。

　　恒流源鼓励有利于热灵敏度漂移的补偿作用。

　　因为桥臂电阻器的温度系数为正，而灵敏度温度系数为负。恒流源鼓励时的输出信号电压的温度系数是两者的代数和。而恒压鼓励不能直接供给灵敏度温度补偿作用。但用恒压源鼓励时可在桥外串接热敏电阻或二极管以补偿热灵敏度漂移。用恒流源鼓励时，这种灵敏度补偿方法便不起作用。可见，恒压源鼓励和恒流源鼓励相互之间不能随意交换。

　　一般精度丈量时用恒流源鼓励。恒压源鼓励时，丈量的精度取决于恒压源稳压器材的精度。

　　别的，又可将压力传感器的鼓励电源分为正比鼓励和固定鼓励。前者是将压力传器电桥直接接到电源上，当电源改动时，压力传感器的灵敏度和零点都随之发作改动。后者内部有一个参照电压，压力传感器电桥由参照电压供电鼓励。参阅电压是稳定的，与电源电压无关。只需电源电压在一指定电压规模内改动，参照电压不变。因而传感器的输出不变，不受电源电压的影响。

　　压力传感器能够用电池供电，但更遍及的是选用直流稳压电源技能。电池供电时噪声小，但随电池运用，供电电压逐步下降，特别是当传感器用正比鼓励时，灵敏度便逐步减小。这就会形成读数禁绝。因而要选用补偿方法（例如压力传感器和A/D改换器共用一个电池供电），或许运用低功耗、小电流的压力传感器，长寿数电池，或许丈量压力时接上电源，丈量结束后，将电池封闭节约电能。换上新电池后，压力传感器需求从头校准标定。这是因为不同商标的电池其电动势、内阻都存在必定的差异。压力传感器的电桥鼓励电压的改动会形成灵敏度的改动。

　　5.作业方法

　　作业方法也是需求考虑的重要问题。例如传感器用于气体压力的丈量与液体压力的丈量时状况便不同。气体是可紧缩流体，增夺时会储存必定的紧缩能，减压时又以动能释放出来，给传感器弹性膜施加冲击波。要求压力传感器有较大的过载才干。液体是不行紧缩流体，在压力传感器装置时，拧紧螺拴又无可紧缩空间则可使液体压力升高超越弹性膜的耐压极限，导致弹性膜决裂。因为这种状况屡次发作，也要求压力传感器有较大的过压才干。

　　压力传感器的作业环境恶劣时，例如有大的振荡、冲击，大的电磁搅扰，对传感器提出更为严厉的要求。不只过压才干强，并且要求机械密封牢靠，防松动，传感器装置正确。传感器本身的引线、引脚以及外导线都应加以电磁屏蔽，并将屏蔽杰出接地。

　　此外，应考虑压力传感器与所测流体介质的相容性问题。例如传感器的弹性膜结构应与腐蚀性介质相离隔，此刻采有不锈钢波纹套传感器，传感器内用硅油作传压介质。传感器检测易燃、易爆介质压力时，运用小鼓励电流，避免弹性膜决裂时发生火花、火星，并添加压力传感器外套的耐压才干。

　　6.对温度的要求

　　用半导体芯片制备的压力传感器的特点是受温度的影响大，不只存在热零点漂移还存在热灵敏度漂移。温度明显影响压力传感器的精度。为了消除温度的影响，就需运用各种温度补偿技能。温度规模越宽，补偿技能难度越大，且校准作业量越大，所能确保的全温度规模的精度便越低。为此应根据压力传感器所运用的实践温度规模和精度要求提出合理的要求。

　　一般将压力传感器的运用温度规模分为四类：

　　一般商业级，规模为-10-60℃；工业级，规模为-25-80℃；军事级，规模为-55-125℃；特别级，规模为-60-350℃。

　　压力传感器在室内运用时，可挑选商业级；有室外运用时可挑选工业级。也能够采纳办法使传感器与环境热阻隔或进行加热或冷却，挑选一般商业级用在-10℃以下或60℃以上的环境中。挑选什么温度规模还应考虑传感器的电子学温度特性和机械温度特性。

　　7.对压力密封的要求

　　一般用的压力密封是橡胶垫（或称O型环）、环氧树脂、聚四氟乙烯垫、锥孔合作、管螺纹合作及焊接等方法。所用的密封材料决议了压力传感器的作业温度规模。