壓力傳感器選型的5大影響因素
?壓力
首個也是重要的因素是壓力。為確保正確的傳感器選型，必須先 明確一些問題：壓力測量范圍多大、高壓力多少、系統(tǒng)過壓概率 有多少。 在明確上述與您的應用緊密相關的問題后，建議您繼續(xù)查閱壓力傳感器的規(guī)格參數(shù)表并針對下列問題找到相應參數(shù)值：耐受壓力（不 會降低傳感器性能指標的大作用壓力）破裂壓力（會破壞傳感器 膜片或外殼并引起泄漏的壓力）。根據(jù)廠家的技術參數(shù)表可以在網(wǎng) 上很容易地找到這些問題的解答，但正規(guī)廠家一般都會有應用工程 師與您深入探討應用要求。
介質(zhì)
傳感器的任何接液表面都必須與介質(zhì)兼容，如機油、制動液、制冷 劑、液壓油、海水、廢水、自來水、氧氣、壓縮空氣和氮氣等。還要特別注意一些侵蝕性介質(zhì)，如氨水、離子水、鹽水、氫氣、酸和 航空煤油。另外，還要確保膜片、接頭和焊縫都與介質(zhì)兼容。這些 信息一般在產(chǎn)品參數(shù)表中都有說明，但知名廠家都會安排技術支持 人員幫助您解答可能遇到的其他問題。
?溫度
溫度因素包括環(huán)境溫度和過程介質(zhì)溫度。傳感器能否在大部分環(huán)境 和過程介質(zhì)溫度下工作，這是一定要清楚的。當應用涉及到高溫， 導致一些安裝似乎很棘手甚至不可能時，建議用戶咨詢傳感器廠家 尋求解決方案。比如，您的應用涉及到300°F的蒸汽，但您只能找 到高工作溫度不超過150°F的傳感器。 這時可以在蒸汽管線和傳感器之間跨接管道（甚至短至12英寸，具 體取決于環(huán)境）來予以解決，這樣高溫就可以散發(fā)到大氣中去了。
環(huán)境
傳感器的工作環(huán)境需要周密的調(diào)查，其中不僅包括溫度和濕度，而 且包括侵入防護。有時設計規(guī)格書沒有說明應用所需的侵入防護， 因此用戶就要對重要部件（比如工業(yè)壓力傳感器）進行特殊的測 試。用戶好是聯(lián)系傳感器廠家來一起探討侵入防護要求。 其他因素包括傳感器可能會碰到的沖擊和振動，尤其是在機車或消 防車這類更嚴酷的應用中。如果空間狹小，應選擇尺寸較小的產(chǎn) 品。進一步要考慮的安裝因素是位置和朝向。在這方面?zhèn)鞲衅鲝S家 有著豐富的經(jīng)驗，可能碰到過類似要求，能提供些有益的建議。
?精度
傳感器的精度是線性度（曲線與直線的擬合度，見圖1）、 遲滯（連續(xù)作用相同的先增后減的壓力時傳感器保持輸出不變的能 力1，見圖2）以及重復性（在連續(xù)作用相同壓力時傳感器產(chǎn) 生相同輸出的能力2，見圖3）共同作用的結果。在每個型號 的技術規(guī)格表中都能找到精度。常見的精度等級為滿量程輸出的 ±0.25%。如需更高的精度，市面上還可提供±0.10%的型號。
圖1：線性度曲線圖（佳擬合直線法）
圖1：線性度曲線圖（端點法）
圖2：遲滯曲線圖
圖3：重復性曲線圖
影響傳感器選型的3大設計因素
結構/機械設計堅固性
在探討新傳感器安裝和壓力、介質(zhì)、溫度及環(huán)境的關系后，現(xiàn)在是 看一下傳感器結構的時候了。首先，應首選具有整體焊接結構的產(chǎn) 品，這有助于實現(xiàn)堅固設計。其次，還要注意連接器在傳感器外殼 上的焊接牢固度。再者，確保廠家能提供種類齊全的壓力接頭，包 括標準1/4"和1/8" NPT和定制的過程接頭。
市售工業(yè)標準電氣連接器種類也很多。由于傳感器一般不帶與之配 套的電氣連接器，務必確保另購的電氣連接器能夠與現(xiàn)場連接器相 匹配。根據(jù)傳感器相鄰設備的噪聲等級，所選電氣連接器還要能夠 保證傳感器信號完整性。
一些傳感器為避免連接器針腳生銹需要防潮處理，而一些更堅固的 傳感器設計則能適應潮濕環(huán)境。要隔離表壓傳感器（以大氣壓為基 準的傳感器）時，可以將產(chǎn)品從潮濕的環(huán)境中移走，放置到附近的 密封接線盒中，再通過線管與大氣相連通。在接線盒中放置干燥劑 可以進一步防止傳感器受潮。
如果擔心在惡劣環(huán)境中傳感器保護不力，則所選產(chǎn)品的外殼防護等 級 (IP) 要能滿足安裝需求。傳感器防護等級類別很多。例如，IP65 型完全防塵防噴水，IP67型防塵、防短時間浸水，而IP69K型號則 適用于高壓、高溫場合。若存在液體滲入風險，則必須使用密封電 纜。
對于工業(yè)制冷等戶外應用，還必須滿足OEM提出的額外要求以提 供連續(xù)、精確的測量結果。在一個冰凍/解凍循環(huán)后，傳感器必須 能夠恢復正常工作狀態(tài)并提供精確的測量結果。
此外，產(chǎn)品還應通過EMC認證，能夠耐受諸如大型發(fā)電機產(chǎn)生的電 磁干擾，避免出現(xiàn)感應電壓并產(chǎn)生錯誤輸出。而且，傳感器結構還 應具有較高的耐振動沖擊性能。盡量避免使用環(huán)氧樹脂、內(nèi)部彈性 體和O形圈來密封傳感器，否則它們會與某些過程介質(zhì)（如制冷 劑）產(chǎn)生不良反應。同樣還要避免使用壓接或螺紋密封外殼以避免 出現(xiàn)滲水問題。產(chǎn)品焊點要越少越好。在某些環(huán)境（例如極 端的振動）中焊點可能會出現(xiàn)接觸不良的問題。由于很難保證焊接 質(zhì)量一致性，并且在投入應用前往往很難找到不良焊點，所以要避 免手動焊接。
型號配置越多越好，必要時可訂購除壓力外還有多種輸出選項的型 號，例如溫度、psi或bar壓力范圍、復合壓、表壓或密封表壓類型。
傳感器規(guī)格參數(shù)表上還有一些信息可能對應用很重要。例如是否符 合CE和RoHS標準以及是否通過UL認證。參數(shù)表還會列出疲勞壽 命，一般約為108次循環(huán)。還要了解傳感器的長期穩(wěn)定性 – 在相對 較長時間內(nèi)保持性能特性的能力，例如優(yōu)于±0.1% FS/年。
充油傳感器添加了具有不同熱力系數(shù)的材料，可能會降低穩(wěn)定性， 宜盡量避免使用。隨著油溫的波動，傳感特性會因膜片而發(fā)生變 化。當溫度升高時油液膨脹，向膜片施加壓力，導致不準確的壓力 讀數(shù)。更嚴重的是，一旦膜片破裂，介質(zhì)就會被油液污染。高壓傳 感器不得使用陶瓷技術，盡管它們具有極好的線性度，但陶瓷易碎 且其破裂壓力低于其他類型的傳感器。
電路設計堅固性
當前，濺射薄膜應變計技術被視為是工業(yè)應用領域的新科技。這 類傳感器使用成熟的惠斯通電橋原理（見圖4）。這種設計的原理 是將分子層濺射到17-4 PH不銹鋼膜片上，蝕刻出具有出色電阻特 征和均勻性的電路。濺射薄膜技術將應變計沉積在傳感膜片背面， 直接接觸介質(zhì)，使之具有結構簡單、高度精確、外形緊湊的特點。
圖4 惠斯通電橋原理圖
該方法幾乎消除了漂移，同時提高了靈敏度。這種技術將緊湊的設 計和良好的溫度穩(wěn)定性有機結合在一起。由于電路是蝕刻而成的， 不含易分解易脫落的膠水或環(huán)氧樹脂，因此測量精度更好。
在運行過程中，應變計與彈性圓形膜片合二為一，接線至惠斯通電 橋來測量壓力變化。膜片在受到系統(tǒng)壓力而發(fā)生位移時將與壓力成 比例的表面應力作用在應變計上，由此產(chǎn)生一個線性比例模擬電氣 輸出信號，一般是通過兩根導線輸出4-20 mA。
這種電路設計還具有其他特性。例如線性溫度補償。因為極端溫度 波動會對傳感器輸出信號產(chǎn)生不利影響，所以溫度是個很重要的影 響因素。為避免這類問題，帶溫度補償能力的傳感器通過對輸出信 號進行電子調(diào)節(jié)來抵消介質(zhì)中的已知溫度誤差。產(chǎn)品規(guī)格參數(shù)表會 詳細說明補償溫度范圍。
該設計還縮短了從膜片到中間電路板和從電路板到連接器的電路連 接。連接更短意味著可能會引起故障的振動更小。
模塊化傳感器設計的額外好處是縮短設計周期，滿足客戶的個性化 要求。由于傳感器是模塊化的，其各種組件–外殼、電路板、膜 片、端子、壓力端口、過程連接、接頭等 – 都能夠很快地從庫存中 獲得，實現(xiàn)快速裝配和發(fā)貨。
在確定OEM壓力傳感器之前，應選擇一家會對每個傳感器 進行校準并在整個工作范圍內(nèi)進行穩(wěn)定性和線性度測試的供應商。
供應商的供應鏈和設計控制
市場上從事工業(yè)OEM壓力傳感器的設計與制造的供應商參次不齊。好是與一家自身供應鏈控制力強的供應商合。在選型上如 果沒有明確把握，例如涉及到極端溫度、壓力或環(huán)境，明智的做法 是先聯(lián)系供應商對系統(tǒng)進行評估。盡管用戶或許會認為應用過于特 殊，棘手甚至根本無法實現(xiàn)，但壓力傳感器供應商肯定以前多次碰到 過，從而能夠向您推薦可行的方案。這樣的供應商既能幫助客戶分 析以前的問題、現(xiàn)場細節(jié)及過去的故障，又能提供熱線服務、技術 文檔、疑難解答及指導，確保傳感器長期正常運行。在這里深圳工采網(wǎng)是您忠實的合作伙伴，http://www.isweek.cn/ 工采網(wǎng)Isweek致力于為全球工業(yè)科技產(chǎn)品的采購商、供應商、貿(mào)易商、制造商提供全產(chǎn)業(yè)鏈的一站式產(chǎn)品銷售和采購的整體解決方案和服務，給會員客戶提供品質(zhì)優(yōu)良的原裝產(chǎn)品和完善的技術支持和售后服務。有詳盡的壓力傳感器產(chǎn)品線，有成熟的解決方案，對于各個領域都有相關涉及，應用性問題都能較好的得到解決。
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