Uvod
V prejšnjem članku smo podrobno razvrstili tlačne senzorje glede na referenčne meritve, vključno s senzorji absolutnega tlaka, senzorji nadtlaka in senzorji diferenčnega tlaka. Raziskali smo njihova delovna načela, scenarije uporabe in ključne izbirne dejavnike ter tako postavili temelje za izbiro pravega senzorja tlaka. Če niste prebrali prejšnjega dela, lahkokliknite tukajprebrati. Vendar pa lahko senzorje tlaka poleg referenčne meritve razvrstimo tudi po tehnologiji. Razumevanje različnih tipov senzorjev tlaka glede na tehnologijo nam lahko pomaga najti najprimernejši in najzmogljivejši senzor za specifične aplikacije.
Izbira tlačnih senzorjev glede na tehnologijo je ključnega pomena, ker imajo različne tehnologije pomembne razlike v merilnih principih, natančnosti, odzivnem času, temperaturni stabilnosti itd. Ne glede na to, ali gre za industrijsko avtomatizacijo, medicinske pripomočke, letalstvo ali spremljanje okolja, lahko izbira ustrezne vrste senzorja tlaka močno poveča zanesljivost in učinkovitost sistema. Zato se bo ta članek poglobil v delovna načela, scenarije uporabe ter prednosti in slabosti piezorezistivnih, kapacitivnih, piezoelektričnih, induktivnih in optičnih senzorjev tlaka, kar vam bo pomagalo, da boste med številnimi možnostmi izbrali najbolj informirano.
Piezorezistivni senzorji tlaka
Opredelitev in princip delovanja
Piezorezistivni tlačni senzorji merijo tlak s spremembami upora, ki jih povzroči uporabljeni tlak. Načelo delovanja temelji napiezorezistivni učinek, kjer se odpornost materiala spremeni, ko je podvržen mehanski deformaciji (kot je pritisk). Običajno so piezorezistivni senzorji tlaka izdelani iz silicijevih, keramičnih ali kovinskih filmov. Ko na te materiale deluje pritisk, se njihove spremembe upora pretvorijo v električne signale.
Scenariji uporabe
Piezorezistivni tlačni senzorji se pogosto uporabljajo na različnih industrijskih področjih, kot so avtomobilizem, medicinske naprave, gospodinjski aparati in industrijska avtomatizacija. V avtomobilski industriji merijo tlak motornega olja in tlak v pnevmatikah. V medicinskih napravah se uporabljajo za merjenje krvnega tlaka in tlaka v dihalih. V industrijski avtomatizaciji piezorezistivni senzorji spremljajo tlak v hidravličnih in pnevmatskih sistemih.
Piezorezistivni tlačni senzorji serije XDB, kot jeXDB315inXDB308serije, še razširijo možnosti teh aplikacij. Tlačni oddajniki serije XDB315 uporabljajo visoko natančne in visoko stabilne sanitarne diafragme iz difuznega silikonskega ploščatega filma, ki imajo funkcije proti blokiranju, dolgoročno zanesljivost in visoko natančnost, zaradi česar so posebej primerni za industrije z visokimi sanitarnimi zahtevami, kot sta živilska in farmacevtski izdelki. Tlačni oddajniki serije XDB308 z napredno tehnologijo piezoresistivnih senzorjev in različnimi možnostmi izhoda signala zagotavljajo odlično dolgoročno stabilnost, primerno za različne medije in okolja, združljiva s SS316L.
Prednosti in slabosti
Piezorezistivni tlačni senzorji nudijo visoko natančnost, dobro linearnost in hiter odzivni čas. Poleg tega so običajno majhne velikosti in primerne za prostorsko omejene aplikacije. Vendar pa imajo ti senzorji tudi nekaj pomanjkljivosti, kot je občutljivost na temperaturne spremembe, ki lahko zahtevajo temperaturno kompenzacijo. Poleg tega njihova dolgoročna stabilnost pri visokotlačnih aplikacijah morda ni tako dobra kot druge vrste senzorjev.
Kapacitivni senzorji tlaka
Opredelitev in princip delovanja
Kapacitivni senzorji tlaka zaznajo tlak z merjenjem sprememb v kapacitivnosti, ki jih povzroči uporabljeni tlak. Ti senzorji so običajno sestavljeni iz dveh vzporednih elektrodnih plošč. Pri pritisku se razdalja med tema ploščama spremeni, kar povzroči spremembo kapacitivnosti. Sprememba kapacitivnosti se nato pretvori v berljive električne signale.
Scenariji uporabe
Kapacitivni senzorji tlaka se pogosto uporabljajo pri merjenju nivoja tekočine, detekciji plina in vakuumskih sistemih. Pri merjenju nivoja tekočine določajo nivo z merjenjem sprememb višine tekočine. Pri detekciji plina merijo tlak in pretok plina. V vakuumskih sistemih spremljajo notranje spremembe tlaka.
Kapacitivni oddajniki tlaka/diferenčnega tlaka serije XDB602, z modularno mikroprocesorsko zasnovo in napredno tehnologijo digitalne izolacije zagotavljajo izjemno stabilnost in odpornost na motnje. Vgrajeni temperaturni senzorji izboljšajo natančnost meritev in zmanjšajo temperaturni odmik, skupaj z robustnimi samodiagnostičnimi zmogljivostmi, zaradi česar so idealni za visoko natančne aplikacije v industrijski avtomatizaciji in nadzoru procesov.
Prednosti in slabosti
Kapacitivni tlačni senzorji nudijo visoko občutljivost, nizko porabo energije in dobro temperaturno stabilnost. Poleg tega jim njihova preprosta struktura zagotavlja dolgo življenjsko dobo. Vendar pa so občutljivi na spremembe vlažnosti in lahko zahtevajo dodatno zaščito v okoljih z visoko vlažnostjo. Poleg tega kapacitivni senzorji morda ne bodo delovali dobro pri visokotlačnih aplikacijah.
Piezoelektrični senzorji tlaka
Opredelitev in princip delovanja
Piezoelektrični tlačni senzorji merijo tlak z uporabo piezoelektričnega učinka, pri katerem nekateri kristalni materiali ustvarjajo električne naboje, ko so izpostavljeni mehanskemu pritisku. Ti materiali običajno vključujejo kremen, barijev titanat in piezoelektrično keramiko. Pri pritisku proizvajajo električne signale, ki so sorazmerni uporabljenemu tlaku.
Scenariji uporabe
Piezoelektrični senzorji tlaka se pogosto uporabljajo v dinamikimerjenje tlaka, kot so testiranje udarcev, raziskave eksplozij in merjenje vibracij. V vesoljski in avtomobilski industriji merijo tlak zgorevanja motorja in udarne valove. V industrijski avtomatizaciji spremljajo tresljaje in mehanske obremenitve.
Prednosti in slabosti
Piezoelektrični tlačni senzorji ponujajo visokofrekvenčni odziv, dobro dinamično zmogljivost in visoko občutljivost, zaradi česar so primerni za merjenje hitro spreminjajočih se tlakov. Vendar jih ni mogoče uporabiti za merjenje statičnega tlaka, saj ne morejo ohraniti napolnjenosti skozi čas. Prav tako so občutljivi na temperaturne spremembe in lahko zahtevajo temperaturno kompenzacijo.
Induktivni senzorji tlaka
Opredelitev in princip delovanja
Induktivni senzorji tlaka zaznavajo tlak z merjenjem sprememb induktivnosti, ki jih povzroča uporabljeni tlak. Ti senzorji so običajno sestavljeni iz induktivne tuljave in gibljivega jedra. Ko se uporabi pritisk, se položaj jedra spremeni, kar spremeni induktivnost tuljave. Sprememba induktivnosti se nato pretvori v berljive električne signale.
Scenariji uporabe
Induktivni senzorji tlaka se večinoma uporabljajo v visokotemperaturnih okoljih in težkih industrijskih okoljih, kot so nadzor tlaka v turbinah in visokotemperaturni tekočinski sistemi. V naftni in plinski industriji merijo tlak v vrtini. V industrijski avtomatizaciji spremljajo tlak visokotemperaturnih plinov in tekočin.
Prednosti in slabosti
Induktivni senzorji tlaka ponujajo dobro temperaturno stabilnost in visoko natančnost, primerni za visokotemperaturna in težka okolja. Njihova robustna struktura zagotavlja dolgoročno zanesljivost. Vendar so ti senzorji relativno veliki in morda niso primerni za prostorsko omejene aplikacije. Poleg tega je njihova odzivna hitrost razmeroma počasna, zaradi česar so manj primerni za hitro spreminjajoče se meritve tlaka.
Senzorji tlaka iz optičnih vlaken
Opredelitev in princip delovanja
Senzorji tlaka iz optičnih vlaken zaznavajo tlak z merjenjem sprememb v svetlobnih signalih, ki jih povzroča pritisk. Ti senzorji uporabljajo spremembe v jakosti svetlobe, fazi ali valovni dolžini znotraj optičnega vlakna, da odražajo spremembe tlaka. Ko se na vlakno pritisne, se njegove fizikalne lastnosti spremenijo in spremenijo svetlobne signale.
Scenariji uporabe
Senzorji tlaka iz optičnih vlaken se pogosto uporabljajo v medicini, spremljanju okolja in na področjih raziskovanja nafte. V medicini merijo krvni tlak in notranji telesni tlak. Pri okoljskem monitoringu zaznavajo pritiske oceanov in podtalnice. Pri iskanju nafte merijo tlak med procesi vrtanja.
Prednosti in slabosti
Senzorji tlaka iz optičnih vlaken nudijo odpornost na elektromagnetne motnje, primernost za meritve na dolge razdalje in visoko občutljivost. Njihove materialne lastnosti jim omogočajo stabilno delovanje v težkih okoljih. Vendar so ti senzorji dragi, njihova namestitev in vzdrževanje pa zapletena. Občutljivi so tudi na mehanske poškodbe, zato zahtevajo skrbno ravnanje in zaščito.
Z razumevanjem delovnih principov, scenarijev uporabe ter prednosti in slabosti različnih vrst senzorjev tlaka glede na tehnologijo lahko naredimo bolj informirane odločitve za specifične aplikacije, s čimer zagotovimo, da izbrani senzorji izpolnjujejo zahteve in izboljšajo zanesljivost in učinkovitost sistema.
Čas objave: 12. julij 2024