Soorten druktransmitters

Eenvoudige zelfintroductie van druktransmitter

Als druksensor waarvan de output een standaardsignaal is, is een druktransmitter een instrument dat een drukvariabele accepteert en deze proportioneel omzet in een standaarduitgangssignaal. Het kan de fysieke drukparameters van gas, vloeistof, enz. die door de loadcell-sensor worden gevoeld, omzetten in standaard elektrische signalen (zoals 4-20 mADC, enz.) om secundaire instrumenten te leveren, zoals indicatiealarmen, recorders, regelaars, enz. voor meting, indicatie en procesregeling.

De classificatie van druktransmitters

Meestal worden de druktransmitters waar we het over hebben ingedeeld volgens het principe:
Capacitieve druktransmitters, resistieve druktransmitters, inductieve druktransmitters, halfgeleider-druktransmitters en piëzo-elektrische druktransmitters voor hoogfrequente metingen. Resistieve druktransmitters worden het meest gebruikt. De capacitieve druktransmitter is de Rosemount 3051S transmitter, een toonbeeld van hoogwaardige producten.

Druktransmitters kunnen worden onderverdeeld in metaal, keramiek, gediffundeerd silicium, monokristallijn silicium, saffier, gesputterde film, enz. op basis van de drukgevoelige componenten.

• Metalen druktransmitters hebben een slechte nauwkeurigheid, maar hebben weinig invloed op de temperatuur en zijn geschikt voor gebieden met een groot temperatuurbereik en lage nauwkeurigheidsvereisten.
• Keramische druksensoren zijn nauwkeuriger, maar worden sterker beïnvloed door temperatuur. Keramiek heeft ook het voordeel van slagvastheid en corrosiebestendigheid, wat kan worden gebruikt bij responsmetingen.
• De drukoverdrachtsnauwkeurigheid van gediffundeerd silicium is zeer hoog en de temperatuurdrift is eveneens groot, waardoor temperatuurcompensatie over het algemeen vereist is voordat het gebruikt kan worden. Bovendien kan zelfs na temperatuurcompensatie de druk boven 125 °C niet worden gemeten. Bij kamertemperatuur is de gevoeligheidscoëfficiënt van gediffundeerd silicium echter vijf keer zo hoog als die van keramiek, waardoor het over het algemeen wordt gebruikt voor zeer nauwkeurige metingen.
• Een druktransmitter van monokristallijn silicium is de meest nauwkeurige sensor in de industriële praktijk. Het is een verbeterde versie van gediffundeerd silicium. Uiteraard is de prijs ook omhoog gegaan. Momenteel is het Japanse Yokogawa de vertegenwoordiger op het gebied van monokristallijn siliciumdruktransmitters.
• De saffier-druktransmitter is niet gevoelig voor temperatuurveranderingen en heeft goede werkeigenschappen, zelfs bij hoge temperaturen. Saffier heeft een extreem hoge stralingsbestendigheid, geen pn-drift, kan normaal werken onder de slechtste werkomstandigheden en is betrouwbaar. Hoge prestaties, goede nauwkeurigheid, minimale temperatuurfout en een hoge algehele prijs-kwaliteitverhouding.
• De sputterende dunnefilm-druktransmitter bevat geen lijm en vertoont een hogere stabiliteit en betrouwbaarheid op lange termijn dan de klevende rekstrooksensor. Hij wordt minder beïnvloed door temperatuur: bij temperatuurschommelingen van 100 °C bedraagt ​​de nulpuntsverloop slechts 0,5%. De temperatuurprestaties zijn veel beter dan die van de diffusiesilicium-druksensor. Bovendien kan hij direct in contact komen met algemene corrosieve media.

Principes van verschillende soorten druktransmitters

• Het principe van de capacitieve druktransmitter.

Wanneer de druk direct op het oppervlak van het meetmembraan inwerkt, veroorzaakt het membraan een kleine vervorming. Het uiterst nauwkeurige circuit op het meetmembraan zet deze kleine vervorming om in een zeer lineaire spanning die evenredig is met de druk en evenredig met de excitatiespanning. Het signaal wordt vervolgens met een speciale chip omgezet in een industriestandaard 4-20 mA stroomsignaal of 1-5 V spanningssignaal.

• Het principe van de diffusie-silicium druktransmitter

De druk van het te meten medium werkt rechtstreeks op het membraan van de sensor (meestal een 316L-membraan), waardoor het membraan een microverplaatsing produceert die evenredig is met de druk van het medium. Hierdoor verandert de weerstandswaarde van de sensor en wordt deze gedetecteerd met een Wheatstone-circuit. Deze verandering wordt omgezet en er wordt een standaardmeetsignaal afgegeven dat overeenkomt met deze druk.

• Principe van monokristallijne silicium druktransmitter

Piëzoresistieve druksensoren worden geconstrueerd met behulp van het piëzoresistieve effect van monokristallijn silicium. Een monokristallijn siliciumwafer wordt gebruikt als elastisch element. Wanneer de druk verandert, veroorzaakt het monokristallijn silicium een ​​rek, waardoor de rekweerstand die er direct op wordt gediffundeerd een verandering veroorzaakt die evenredig is met de gemeten druk. Vervolgens wordt het bijbehorende spanningsuitgangssignaal verkregen door de brugschakeling.

• Principe van keramische druktransmitter

De druk werkt direct op het vooroppervlak van het keramische membraan, waardoor een lichte vervorming van het membraan ontstaat. De dikkefilmweerstand is op de achterkant van het keramische membraan gedrukt en verbonden met een Wheatstone-brug (gesloten brug) dankzij het piëzoresistieve effect van de varistor. De brug genereert een zeer lineair spanningssignaal evenredig met de druk en evenredig met de excitatiespanning. Keramiek wordt over het algemeen gebruikt voor drukmeting van luchtcompressoren, maar er worden meer keramische materialen gebruikt.

• Principe van een rekstrook-druktransmitter

De meest gebruikte druktransmitters met rekstrookjes zijn metalen rekstrookjes en halfgeleider rekstrookjes. Metalen rekstrookjes met rekstrookjes zijn gevoelige apparaten die de spanningsverandering op het teststuk omzetten in een elektrisch signaal. Er zijn twee soorten draadrekstrookjes en metaalfolie rekstrookjes. Meestal is het rekstrookje met een speciale lijm stevig verbonden met de mechanische rekmatrix. Wanneer de matrix aan een spanningsverandering wordt blootgesteld, vervormt ook de weerstandsrekstrook, waardoor de weerstandswaarde van het rekstrookje verandert, wat resulteert in een verandering van de spanning op de weerstand. Druktransmitters met rekstrookjes zijn relatief zeldzaam op de markt.

• Saffier druktransmitter

De saffier-druktransmitter maakt gebruik van het rekweerstandsprincipe, maakt gebruik van uiterst precieze componenten die gevoelig zijn voor silicium-saffier en zet het druksignaal om in een standaard elektrisch signaal via een speciaal versterkercircuit.

• Sputterfilm druktransmitter

Het drukgevoelige sputterelement wordt vervaardigd met behulp van micro-elektronica en vormt een stevige en stabiele Wheatstone-brug op het oppervlak van het elastische roestvrijstalen membraan. Wanneer de druk van het te meten medium op het elastische roestvrijstalen membraan inwerkt, produceert de Wheatstone-brug aan de andere zijde een elektrisch uitgangssignaal dat evenredig is met de druk. Vanwege de goede slagvastheid worden gesputterde films vaak gebruikt in situaties met frequente drukstoten, zoals hydraulische apparatuur.

Voorzorgsmaatregelen bij de selectie van druktransmitters

• Selectie van de drukbereikwaarde van de transmitter:

Bepaal eerst de maximale waarde van de gemeten druk in het systeem. Over het algemeen moet u een transmitter selecteren met een drukbereik dat ongeveer 1,5 keer groter is dan de maximale waarde, of het normale drukbereik van de druktransmitter laten vallen. 1/3 tot 2/3 van het normale bereik is ook een gebruikelijke methode.

• Welk soort drukmedium:

Viskeuze vloeistoffen en modders blokkeren de drukpoorten. En zullen oplosmiddelen of bijtende stoffen de materialen in de transmitter die in direct contact komen met deze media, aantasten?
Het materiaal van de algemene druktransmitter die in contact komt met het medium is roestvrij staal 316. Als het medium niet corrosief is voor roestvrij staal 316, zijn in principe alle druktransmitters geschikt voor het meten van de druk van het medium;
Als het medium corrosief is voor roestvrij staal 316, moet een chemische afdichting worden gebruikt en moet indirecte meting worden gebruikt. Als de capillaire buis gevuld met siliconenolie wordt gebruikt om de druk te geleiden, kan dit corrosie van de druktransmitter voorkomen en de levensduur ervan verlengen.

• Hoeveel nauwkeurigheid de zender nodig heeft:

De nauwkeurigheid wordt bepaald door: niet-lineariteit, hysterese, niet-herhaalbaarheid, temperatuur, nulpuntverschuiving en temperatuur. Hoe hoger de nauwkeurigheid, hoe hoger de prijs. Over het algemeen is de nauwkeurigheid van de diffusie-silicium druktransmitter 0,5 of 0,25, en de capacitieve of monokristallijne silicium druktransmitter een nauwkeurigheid van 0,1 of zelfs 0,075.

• Procesaansluiting van de transmitter:

Druktransmitters worden over het algemeen op leidingen of tanks geïnstalleerd. Een klein deel ervan wordt uiteraard ook met flowmeters geïnstalleerd en gebruikt. Er zijn doorgaans drie installatievormen voor druktransmitters: met schroefdraad, flens en klem. Voordat u de druktransmitter kiest, moet u daarom ook rekening houden met de procesaansluiting. Bij schroefdraad is het noodzakelijk om de schroefdraadspecificatie te bepalen. Bij flensen is het noodzakelijk om rekening te houden met de flensspecificaties van de nominale diameter.

Introductie van de druktransmitterindustrie

Wereldwijd zijn er ongeveer 40 landen actief in het onderzoek naar en de productie van sensoren. De Verenigde Staten, Japan en Duitsland zijn de regio's met de grootste sensorproductie. Deze drie landen zijn samen goed voor meer dan 50% van de wereldwijde sensormarkt.

Tegenwoordig is de markt voor druktransmitters in mijn land een volwassen markt met een hoge marktconcentratie. De dominante positie wordt echter ingenomen door het buitenland, vertegenwoordigd door Emerson, Yokogawa, Siemens, enz. Merkproducten vertegenwoordigen ongeveer 70% van het marktaandeel en hebben een absoluut voordeel bij grote en middelgrote technische projecten.

Dit komt door de gevolgen van de vroege invoering van de "markt voor technologie"-strategie in mijn land, die de staatsbedrijven in mijn land zwaar trof en ooit in een staat van mislukking verkeerde. Tegelijkertijd verschijnen er stilletjes fabrikanten, vertegenwoordigd door Chinese particuliere bedrijven, die sterker worden. De toekomstige Chinese markt voor druktransmitters zit vol met nieuwe, onbekende factoren.