壓力傳感器,1,2,01,概述,3,概述,壓力傳感器(Pressure Transducer)是能感受壓力信號，并能按照一定的規(guī)律將壓力信號轉(zhuǎn)換成可用的輸出的電信號的器件或裝置。 壓力傳感器通常由壓力敏感元件和信號處理單元組成。按不同的測試壓力類型，壓力傳感器可分為表壓傳感器、差壓傳感器和絕壓傳感器。 壓力傳感器是工業(yè)實踐中最為常用的一種傳感器，其廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)自控環(huán)境，涉及水利水電、鐵路交通、智能建筑、生產(chǎn)自控、航空航天、軍工、石化、油井、電力、船舶、機床、管道等眾多行業(yè)。另有醫(yī)用壓力傳感器。,4,02,分類,5,分類,壓電式 擴散硅式 藍寶石式,6,壓電式,7,壓電式,壓電式壓力傳感器原理基于壓電效應(yīng)。壓電效應(yīng)是某些電介質(zhì)在沿一定方向上受到外力的作用而變形時，其內(nèi)部會產(chǎn)生極化現(xiàn)象，同時在它的兩個相對表面上出現(xiàn)正負(fù)相反的電荷。當(dāng)外力去掉后，它又會恢復(fù)到不帶電的狀態(tài)，這種現(xiàn)象稱為正壓電效應(yīng)。當(dāng)作用力的方向改變時，電荷的極性也隨之改變。相反，當(dāng)在電介質(zhì)的極化方向上施加電場，這些電介質(zhì)也會發(fā)生變形，電場去掉后，電介質(zhì)的變形隨之消失，這種現(xiàn)象稱為逆壓電效應(yīng)。壓電式壓力傳感器的種類和型號繁多，按彈性敏感元件和受力機構(gòu)的形式可分為膜片式和活塞式兩類。膜片式主要由本體、膜片和壓電元件組成。壓電元件支撐于本體上，由膜片將被測壓力傳遞給壓電元件，再由壓電元件輸出與被測壓力成一定關(guān)系的電信號。這種傳感器的特點是體積小、動態(tài)特性好、耐高溫等。現(xiàn)代測量技術(shù)對傳感器的性能出越來越高的要求。,8,擴散硅式,9,擴散硅式,被測介質(zhì)的壓力直接作用于傳感器的膜片上（不銹鋼或陶瓷），使膜片產(chǎn)生與介質(zhì)壓力成正比的微位移，使傳感器的電阻值發(fā)生變化，和用電子線路檢測這一變化，并轉(zhuǎn)換輸出一個對應(yīng)于這一壓力的標(biāo)準(zhǔn)測量信號。,10,藍寶石式,11,藍寶石式,利用應(yīng)變電阻式工作原理，采用硅-藍寶石作為半導(dǎo)體敏感元件，具有無與倫比的計量特性。 藍寶石系由單晶體絕緣體元素組成，不會發(fā)生滯后、疲勞和蠕變現(xiàn)象；藍寶石比硅要堅固，硬度更高，不怕形變；藍寶石有著非常好的彈性和絕緣特性（1000 OC以內(nèi)），因此，利用硅-藍寶石制造的半導(dǎo)體敏感元件，對溫度變化不敏感，即使在高溫條件下，也有著很好的工作特性；藍寶石的抗輻射特性極強；另外，硅-藍寶石半導(dǎo)體敏感元件，無p-n漂移，因此，從根本上簡化了制造工藝，提高了重復(fù)性，確保了高成品率。 用硅-藍寶石半導(dǎo)體敏感元件制造的壓力傳感器和變送器，可在最惡劣的工作條件下正常工作，并且可靠性高、精度好、溫度誤差極小、性價比高。,12,藍寶石式,表壓壓力傳感器和變送器由雙膜片構(gòu)成：鈦合金測量膜片和鈦合金接收膜片。印刷有異質(zhì)外延性應(yīng)變靈敏電橋電路的藍寶石薄片，被焊接在鈦合金測量膜片上。被測壓力傳送到接收膜片上（接收膜片與測量膜片之間用拉桿堅固的連接在一起）。在壓力的作用下，鈦合金接收膜片產(chǎn)生形變，該形變被硅-藍寶石敏感元件感知后，其電橋輸出會發(fā)生變化，變化的幅度與被測壓力成正比。 傳感器的電路能夠保證應(yīng)變電橋電路的供電，并將應(yīng)變電橋的失衡信號轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一的電信號輸出（0-5，4-20mA或0-5V）。在絕壓壓力傳感器和變送器中，藍寶石薄片，與陶瓷基極玻璃焊料連接在一起，起到了彈性元件的作用，將被測壓力轉(zhuǎn)換為應(yīng)變片形變，從而達到壓力測量的目的。,13,03,故障與檢測,14,故障與檢測,常見故障 零點漂移 故障檢測,15,常見故障,16,常見故障,第一種是壓力上去，變送器輸也上不去。此種情況，先應(yīng)檢查壓力接口是否漏氣或者被堵住，如果確認(rèn)不是，檢查接線方式和檢查電源，如電源正常則進行簡單加壓看輸出是否變化，或者察看傳感器零位是否有輸出，若無變化則傳感器已損壞，可能是儀表損壞或者整個系統(tǒng)的其他環(huán)節(jié)的問題；,17,常見故障,第二種是加壓變送器輸出不變化，再加壓變送器輸出突然變化，泄壓變送器零位回不去，很有可能是壓力傳感器密封圈的問題。常見的是由于密封圈規(guī)格原因，傳感器擰緊之后密封圈被壓縮到傳感器引壓口里面堵塞傳感器，加壓時壓力介質(zhì)進不去，但在壓力大時突然沖開密封圈，壓力傳感器受到壓力而變化。排除這種故障的最佳方法是將傳感器卸下，直接察看零位是否正常，若零位正常可更換密封圈再試；,18,常見故障,第三種是變送器輸出信號不穩(wěn)。這種故障有可能是壓力源的問題。壓力源本身是一個不穩(wěn)定的壓力，很有可能是儀表或壓力傳感器抗干擾能力不強、傳感器本身振動很厲害和傳感器故障； 第四種是變送器與指針式壓力表對照偏差大。出現(xiàn)偏差是正常的現(xiàn)象，確認(rèn)正常的偏差范圍即可；,19,常見故障,第五種易出現(xiàn)的故障是微差壓變送器安裝位置對零位輸出的影響。微差壓變送器由于其測量范圍很小，變送器中傳感元件會影響到微差壓變送器的輸出。安裝時應(yīng)使變送器的壓力敏感件軸向垂直于重力方向，安裝固定后調(diào)整變送器零位到標(biāo)準(zhǔn)值。,20,零點漂移,21,零點漂移,造成壓力傳感器的零點漂移的主要有以下幾個原因： 1.應(yīng)變片膠層有氣泡或者有雜質(zhì) 2.應(yīng)變片本身性能不穩(wěn)定 3.電路中有虛焊點 4.彈性體的應(yīng)力釋放不完全；此外還和磁場,頻率,溫度等很多有關(guān)系。電漂或一些漂移都會存在，但我們可以通過一些方式縮小其范圍或修正。,22,零點漂移,零點熱漂移是影響壓力傳感器性能的重要指標(biāo)，受到廣泛重視。國際上認(rèn)為零點熱漂移僅取決于力敏電阻的不等性及其溫度非線性，其實零點熱漂移還與力敏電阻的反向漏電有關(guān)。在這點上，多晶硅可以吸除襯底中的重金屬雜質(zhì)，從而減小力敏電阻的反向漏電、改善零點熱漂移，提高傳感器的性能。,23,零點漂移,縮小電漂移和修正電漂移還有哪些方式呢？零點電漂移除了影響壓力傳感器的測量精度和降低靈敏度之外，還有哪些重要影響呢？ 利用零點電漂移可以消除壓力傳感器的熱零點漂移，所謂零點漂移，是指當(dāng)放大器的輸入端短路時，在輸入端有不規(guī)律的、變化緩慢的電壓產(chǎn)生的現(xiàn)象。產(chǎn)生零點漂移的主要原因是溫度的變化對晶體管參數(shù)的影響以及電源電壓的波動等，在多數(shù)放大器中，前級的零點漂移影響最大，級數(shù)越多和放大倍數(shù)越大，則零點漂移越嚴(yán)重。,24,零點漂移,漂移的大小主要在于應(yīng)變材料的選用，材料的結(jié)構(gòu)或是組成決定其穩(wěn)定性或是熱敏性。 材料選好后的加工制成也很重要，工藝不同，會生產(chǎn)出不同效果的應(yīng)變值，關(guān)鍵也在于通過一些老化等調(diào)節(jié)后，電橋值的穩(wěn)定或程規(guī)律的變化。 漂移的調(diào)節(jié)手段很多，大都根據(jù)廠家的條件或生產(chǎn)需求所決定，大多數(shù)廠家對零點漂移都控制得很好。溫度調(diào)節(jié)可通過內(nèi)部溫度電阻和制熱零敏度電阻補償、老化等。 對于采用電路轉(zhuǎn)換的變壓器中，電路部份的漂移可用通過選用好的元器件和設(shè)計更合適的電路來補償。 應(yīng)變材料要選靈敏系數(shù)高、溫度變化小的材料。,25,故障檢測,26,故障檢測,檢查施工現(xiàn)場出現(xiàn)的故障，絕大多數(shù)是由于壓力傳感器使用和安裝方法不當(dāng)引起的，歸納起來有幾個方面。 1、一次元件(孔板、遠(yuǎn)傳測量接頭等)堵塞或安裝形式不對，取壓點不合理。 2、引壓管泄漏或堵塞，充液管里有殘存氣體或充氣管里有殘存液體，變送器過程法蘭中存有沉積物，形成測量死區(qū)。 3、變送器接線不正確，電源電壓過高或過低，指示表頭與儀表接線端子連接處接觸不良。 4、沒有嚴(yán)格按照技術(shù)要求安裝，安裝方式和現(xiàn)場環(huán)境不符合技術(shù)要求。,27,04,注意事項,28,注意事項,首先，要避免變送器跟具有腐蝕性和溫度過高的介質(zhì)接觸以避免損壞它;導(dǎo)壓管安裝的位置最好是在溫度波動較小的場合;在測量一些介質(zhì)具有很高的溫度的時候，必須要接上冷凝器，這是因為要避免變送器在工作的時候溫度超過一定的限度;要保持好導(dǎo)管里的暢通無阻;在寒冷的冬天使用時，如果變送器安裝在室外的話，還得注意采取好防凍的措施，這是為了不讓引壓口里的液體因為結(jié)冰的緣故導(dǎo)致它的體積膨脹起來，這樣容易損害傳感器;使用者在接線的時候，要把電纜穿過防水的接頭又或者是繞性管然后將密封螺帽給擰緊，這是可以防止液體這些東西經(jīng)過電纜滲漏到變送器的殼體里面。,29,注意事項,現(xiàn)在來說一下在測量液體壓力和氣體壓力時的注意事項，大家要區(qū)分清楚。在測量液體壓力的時候，取壓口必須要開在流程管道的側(cè)面的地方，這是為了防止有渣滓沉淀的緣故，還有這個時候安裝變送器的地方應(yīng)該防止有其他液體的沖擊，避免傳感器因為受到的壓力過大而損壞。而在測量氣體壓力的時候，這個取壓口就必須開在流程管道的頂端位置，注意這是跟測量液體壓力的時候的差異，然后變送器必須要安裝在流程管道的上部，這是方便已經(jīng)積累的液體可以容易地注入到流程管道中去。,30,注意事項,在使用的時候也要對以下常識進行了解： 1、檢查安裝孔的尺寸、保持安裝孔的清潔； 2、正確安裝、選擇恰當(dāng)?shù)奈恢茫?3、仔細(xì)清潔、保持干燥； 4、避免高低溫干擾、高低頻干擾、靜電干擾； 5、防止壓力過載；,31,Endress+Hauser,32,Endress+Hauser,endress+hauser是一個公司的名字：E+H公司創(chuàng)建于1953年，總部位于瑞士，在世界各地有40多個分支機構(gòu)，有超過5,800名員工在進行研究、開發(fā)、生產(chǎn)、銷售和維護工作。在德國、瑞士、法國、美國、日本等世界工業(yè)國成立了規(guī)模龐大的生產(chǎn)中心，其嚴(yán)格的品質(zhì)管理和完整的質(zhì)保體系均已達到ISO9001國際標(biāo)準(zhǔn)。聯(lián)系市場是開發(fā)高質(zhì)量、高可靠性儀表的重要因素之一，40多年來，EH公司通過緊密聯(lián)系市場，不斷開發(fā)適銷對路產(chǎn)品，受益匪淺，并已成為全方位的供應(yīng)商。,33,Endress+Hauser壓力測量,表壓和絕壓測量 差壓測量 靜壓測量 孔板差壓流量測量 畢托管差壓流量測量,34,感謝您的觀看,THANK YOU FOR YOUR WATCHING,35,