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壓力傳感器原理和使用

圖文 更新时间:2024-11-25 18:43:35

上次我們了解溫度傳感器,這次我們來聊聊另一種很重要的傳感器--壓力傳感器。

壓力傳感器原理和使用(十分鐘了解壓力傳感器)1

壓力傳感器是工業中最為常用的一種傳感器,因為就像血壓是一個人是否健康的重要數據,壓力值對于工業生産一樣不可或缺。其廣泛應用于各種工業自控環境,涉及水利水電、鐵路交通、智能建築、生産自控、航空航天、軍工、石化、油井、電力、船舶、機床、管道等衆多行業,。

什麼是壓力傳感器

壓力傳感器通常用于是測量氣體和液體的壓強(其實叫壓強傳感器更準确,但大家都已經約定俗成了)

因為測量的壓強,所以壓力傳感器的單位一般是Pascal,即牛頓每平方米,因為Pascal太小,而使用Bar和 PSI 磅/平方英寸會更常見。而atm則是一個标準大氣壓。

壓力傳感器原理和使用(十分鐘了解壓力傳感器)2

pascal/Bar/PSI之間的換算

朋友們可能在胎壓儀更常見到這Bar和PSI單位,是的,胎壓儀就是一個壓力傳感器。

壓力傳感器原理和使用(十分鐘了解壓力傳感器)3

胎壓儀

原理

大多數壓力傳感器都是基于壓電效應,就是将壓力值轉換為電信号。由于這個原因,這些通常也被稱為壓力變送器。使用的兩個常用信号是4~20毫安信号和0~10伏特。

因為有朋友留言,這裡我們順便說明一下傳感器和變送器的區别

傳感器是将要測量的物理量轉為電信号,這些信号通常都很小,需要經過放大才能轉換為我們需要的4-20mA、0-10V等相關工業信号。

簡單說傳感器是變送器的核心,而變送器是包含了傳感器和放大電路,能輸出工業電信号的器件。

因此我們在工業中,更多的說是XX變送器,比如溫度變送器、壓力變送器等。

類型

我們在行業中經常使用三種壓力類型

  • 絕對壓力 Absolute Pressure
  • 表壓力 Gauge Pressure
  • 差壓力 Differential Pressure

絕對壓力:是指相對于絕對真空所測量到的壓力,絕對真空的壓力是0 pascal/0PSI/0Bar

表壓力:則是參考大氣壓進行測量的。一個标準大氣壓通常為10372Kpascal/1atm。

差壓力:就如名字一樣,是兩個壓力值差。

應用

在工業中,壓力傳感器用于各種工藝。最常見的用途是測量蒸汽壓力。蒸汽通常用于過程加熱,而鍋爐則是産生蒸汽最主要的設備。鍋爐系統上的壓力傳感器可以用于多種目的。

壓力傳感器原理和使用(十分鐘了解壓力傳感器)4

工業鍋爐

首先也是最明顯的是觀察和監測壓力,用為釋放蒸汽并調節其壓力的重要依據。蒸汽會在容器中形成壓力并變得危險(比如高壓鍋)。我們可以使用壓力傳感器作為輸入裝置來打開和關閉控制閥保持壓力和蒸汽流量的調節。這隻需要在PLC中的簡單編程就可以實現這一點。

在許多工業過程中,壓力傳感器也安裝在過濾器旁邊。具體過程是如果過濾器開始堵塞,流量将減少。随着液體流量減少,壓力可以增加或減少,具體取決于監測過濾器的哪一側。通過壓力來判斷過濾器是否堵塞,是否需要清潔或更換。

壓力傳感器原理和使用(十分鐘了解壓力傳感器)5

工業過濾器

特殊點的用途是使用壓力傳感器作為液位傳感器。

在敞口水箱中,可以通過測量得到的壓力,在通過簡單的計算,已知液體的比重,就能算出液位高度,再已知水箱的體積就可以确定有多少液體。

如果水箱是密閉的,例如鍋爐,則要通過差壓傳感器來測量差壓力,才能計算出液位高度。安裝會較為麻煩,但它仍然是一個可行的選擇。

(當然通過這種方法測液位的誤差會比較大,在精度要求不高的場合是可以使用的)

壓力傳感器原理和使用(十分鐘了解壓力傳感器)6

如何選擇

由于有各種不同類型的壓力(絕對壓力、差壓力、表壓力),所以了解那些會影響到傳感器使用的因素是很重要的一件事。了解接觸到傳感器為液體或氣體,是否腐蝕就顯得很重要。做為流體測量所使用的傳感器,當待測流體有可能損壞傳感器時,其應用就不同于那些普通的傳感器。其它的重要的因子是測量範圍(以bar、psi、Atm等單位來表示)。在能夠維持測量規格精确度要求下,傳感器可以量測的壓力範圍。以及測量範圍是單極性(壓力或真空)或雙極性。例如要測量低于大氣的壓力值(蒸發塔),如果使用表壓力傳感器就會出現負值,給計算和控制都帶來麻煩。這種情況使用絕對壓力傳感器就方便很多。

另外“過壓力”(over pressure)或“試驗壓力”(proof pre-ssure)( 傳感器可以接受而不招緻損壞的最大壓力)在傳感器的選擇中相當的重要。對于操作溫度範圍的了解也很重要。待測的液體或氣體物質的溫度,絕不能超過傳感器的操作溫度範圍。

品牌

按照品牌則有:西門子、羅斯蒙特、霍尼韋爾、E H等,并且現在絕大部分的儀表都是支持HART協議。

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