1、压力传感器压力传感器编辑：郑庆宁2022-5-151概述01分类02工作原理03故障与检测04注意事项052022-5-152概述概述2022-5-153概述 压力传感器(Pressure Transducer)是能感受压力信号，并能按照一定的规律将压力信号转换成可用的输出的电信号的器件或装置。 压力传感器通常由压力敏感元件和信号处理单元组成。按不同的测试压力类型，压力传感器可分为表压传感器、差压传感器和绝压传感器。 压力传感器是工业实践中最为常用的一种传感器，其广泛应用于各种工业自控环境，涉及水利水电、铁路交通、智能建筑、生产自控、航空航天、军工、石化、油井、电力、船舶、机床、管道等众多行业
2、。另有医用压力传感器。2022-5-154分类分类2022-5-155分类 压电式 扩散硅式 蓝宝石式2022-5-156压电式2022-5-157压电式 压电式压力传感器原理基于压电效应。压电效应是某些电介质在沿一定方向上受到外力的作用而变形时，其内部会产生极化现象，同时在它的两个相对表面上出现正负相反的电荷。当外力去掉后，它又会恢复到不带电的状态，这种现象称为正压电效应。当作用力的方向改变时，电荷的极性也随之改变。相反，当在电介质的极化方向上施加电场，这些电介质也会发生变形，电场去掉后，电介质的变形随之消失，这种现象称为逆压电效应。压电式压力传感器的种类和型号繁多，按弹性敏感元件和受力机构
3、的形式可分为膜片式和活塞式两类。膜片式主要由本体、膜片和压电元件组成。压电元件支撑于本体上，由膜片将被测压力传递给压电元件，再由压电元件输出与被测压力成一定关系的电信号。这种传感器的特点是体积小、动态特性好、耐高温等。现代测量技术对传感器的性能出越来越高的要求。2022-5-158扩散硅式2022-5-159扩散硅式 被测介质的压力直接作用于传感器的膜片上（不锈钢或陶瓷），使膜片产生与介质压力成正比的微位移，使传感器的电阻值发生变化，和用电子线路检测这一变化，并转换输出一个对应于这一压力的标准测量信号。2022-5-1510蓝宝石式2022-5-1511蓝宝石式 利用应变电阻式工作原理，采用硅
4、-蓝宝石作为半导体敏感元件，具有无与伦比的计量特性。 蓝宝石系由单晶体绝缘体元素组成，不会发生滞后、疲劳和蠕变现象；蓝宝石比硅要坚固，硬度更高，不怕形变；蓝宝石有着非常好的弹性和绝缘特性（1000 OC以内），因此，利用硅-蓝宝石制造的半导体敏感元件，对温度变化不敏感，即使在高温条件下，也有着很好的工作特性；蓝宝石的抗辐射特性极强；另外，硅-蓝宝石半导体敏感元件，无p-n漂移，因此，从根本上简化了制造工艺，提高了重复性，确保了高成品率。 用硅-蓝宝石半导体敏感元件制造的压力传感器和变送器，可在最恶劣的工作条件下正常工作，并且可靠性高、精度好、温度误差极小、性价比高。2022-5-1512蓝宝石
5、式 表压压力传感器和变送器由双膜片构成：钛合金测量膜片和钛合金接收膜片。印刷有异质外延性应变灵敏电桥电路的蓝宝石薄片，被焊接在钛合金测量膜片上。被测压力传送到接收膜片上（接收膜片与测量膜片之间用拉杆坚固的连接在一起）。在压力的作用下，钛合金接收膜片产生形变，该形变被硅-蓝宝石敏感元件感知后，其电桥输出会发生变化，变化的幅度与被测压力成正比。 传感器的电路能够保证应变电桥电路的供电，并将应变电桥的失衡信号转换为统一的电信号输出（0-5，4-20mA或0-5V）。在绝压压力传感器和变送器中，蓝宝石薄片，与陶瓷基极玻璃焊料连接在一起，起到了弹性元件的作用，将被测压力转换为应变片形变，从而达到压力测量
6、的目的。2022-5-1513故障与检测故障与检测2022-5-1514故障与检测 常见故障 零点漂移 故障检测2022-5-1515常见故障2022-5-1516常见故障 第一种是压力上去，变送器输也上不去。此种情况，先应检查压力接口是否漏气或者被堵住，如果确认不是，检查接线方式和检查电源，如电源正常则进行简单加压看输出是否变化，或者察看传感器零位是否有输出，若无变化则传感器已损坏，可能是仪表损坏或者整个系统的其他环节的问题；2022-5-1517常见故障 第二种是加压变送器输出不变化，再加压变送器输出突然变化，泄压变送器零位回不去，很有可能是压力传感器密封圈的问题。常见的是由于密封圈规格原
7、因，传感器拧紧之后密封圈被压缩到传感器引压口里面堵塞传感器，加压时压力介质进不去，但在压力大时突然冲开密封圈，压力传感器受到压力而变化。排除这种故障的最佳方法是将传感器卸下，直接察看零位是否正常，若零位正常可更换密封圈再试；2022-5-15182022-5-1519常见故障 第三种是变送器输出信号不稳。这种故障有可能是压力源的问题。压力源本身是一个不稳定的压力，很有可能是仪表或压力传感器抗干扰能力不强、传感器本身振动很厉害和传感器故障； 第四种是变送器与指针式压力表对照偏差大。出现偏差是正常的现象，确认正常的偏差范围即可；2022-5-1520常见故障 第五种易出现的故障是微差压变送器安装位
8、置对零位输出的影响。微差压变送器由于其测量范围很小，变送器中传感元件会影响到微差压变送器的输出。安装时应使变送器的压力敏感件轴向垂直于重力方向，安装固定后调整变送器零位到标准值。2022-5-1521零点漂移2022-5-1522零点漂移造成压力传感器的零点漂移的主要有以下几个原因： 1.应变片胶层有气泡或者有杂质 2.应变片本身性能不稳定 3.电路中有虚焊点 4.弹性体的应力释放不完全；此外还和磁场,频率,温度等很多有关系。电漂或一些漂移都会存在，但我们可以通过一些方式缩小其范围或修正。2022-5-1523零点漂移 零点热漂移是影响压力传感器性能的重要指标，受到广泛重视。国际上认为零点热漂
9、移仅取决于力敏电阻的不等性及其温度非线性，其实零点热漂移还与力敏电阻的反向漏电有关。在这点上，多晶硅可以吸除衬底中的重金属杂质，从而减小力敏电阻的反向漏电、改善零点热漂移，提高传感器的性能。2022-5-1524零点漂移 缩小电漂移和修正电漂移还有哪些方式呢？零点电漂移除了影响压力传感器的测量精度和降低灵敏度之外，还有哪些重要影响呢？ 利用零点电漂移可以消除压力传感器的热零点漂移，所谓零点漂移，是指当放大器的输入端短路时，在输入端有不规律的、变化缓慢的电压产生的现象。产生零点漂移的主要原因是温度的变化对晶体管参数的影响以及电源电压的波动等，在多数放大器中，前级的零点漂移影响最大，级数越多和放大
10、倍数越大，则零点漂移越严重。2022-5-1525零点漂移 漂移的大小主要在于应变材料的选用，材料的结构或是组成决定其稳定性或是热敏性。 材料选好后的加工制成也很重要，工艺不同，会生产出不同效果的应变值，关键也在于通过一些老化等调节后，电桥值的稳定或程规律的变化。 漂移的调节手段很多，大都根据厂家的条件或生产需求所决定，大多数厂家对零点漂移都控制得很好。温度调节可通过内部温度电阻和制热零敏度电阻补偿、老化等。 对于采用电路转换的变压器中，电路部份的漂移可用通过选用好的元器件和设计更合适的电路来补偿。 应变材料要选灵敏系数高、温度变化小的材料。2022-5-1526故障检测2022-5-1527
11、故障检测 检查施工现场出现的故障，绝大多数是由于压力传感器使用和安装方法不当引起的，归纳起来有几个方面。 1、一次元件(孔板、远传测量接头等)堵塞或安装形式不对，取压点不合理。 2、引压管泄漏或堵塞，充液管里有残存气体或充气管里有残存液体，变送器过程法兰中存有沉积物，形成测量死区。 3、变送器接线不正确，电源电压过高或过低，指示表头与仪表接线端子连接处接触不良。 4、没有严格按照技术要求安装，安装方式和现场环境不符合技术要求。2022-5-1528注意事项注意事项2022-5-1529注意事项 首先，要避免变送器跟具有腐蚀性和温度过高的介质接触以避免损坏它;导压管安装的位置最好是在温度波动较小
12、的场合;在测量一些介质具有很高的温度的时候，必须要接上冷凝器，这是因为要避免变送器在工作的时候温度超过一定的限度;要保持好导管里的畅通无阻;在寒冷的冬天使用时，如果变送器安装在室外的话，还得注意采取好防冻的措施，这是为了不让引压口里的液体因为结冰的缘故导致它的体积膨胀起来，这样容易损害传感器;使用者在接线的时候，要把电缆穿过防水的接头又或者是绕性管然后将密封螺帽给拧紧，这是可以防止液体这些东西经过电缆渗漏到变送器的壳体里面。2022-5-1530注意事项 现在来说一下在测量液体压力和气体压力时的注意事项，大家要区分清楚。在测量液体压力的时候，取压口必须要开在流程管道的侧面的地方，这是为了防止有
13、渣滓沉淀的缘故，还有这个时候安装变送器的地方应该防止有其他液体的冲击，避免传感器因为受到的压力过大而损坏。而在测量气体压力的时候，这个取压口就必须开在流程管道的顶端位置，注意这是跟测量液体压力的时候的差异，然后变送器必须要安装在流程管道的上部，这是方便已经积累的液体可以容易地注入到流程管道中去。2022-5-1531注意事项在使用的时候也要对以下常识进行了解： 1、检查安装孔的尺寸、保持安装孔的清洁； 2、正确安装、选择恰当的位置； 3、仔细清洁、保持干燥； 4、避免高低温干扰、高低频干扰、静电干扰； 5、防止压力过载；2022-5-1532Endress+Hauser2022-5-1533E
14、ndress+Hauserendress+hauser是一个公司的名字：E+H公司创建于1953年，总部位于瑞士，在世界各地有40多个分支机构，有超过5,800名员工在进行研究、开发、生产、销售和维护工作。在德国、瑞士、法国、美国、日本等世界工业国成立了规模庞大的生产中心，其严格的品质管理和完整的质保体系均已达到ISO9001国际标准。联系市场是开发高质量、高可靠性仪表的重要因素之一，40多年来，EH公司通过紧密联系市场，不断开发适销对路产品，受益匪浅，并已成为全方位的供应商。2022-5-1534Endress+Hauser压力测量 表压和绝压测量 差压测量 静压测量 孔板差压流量测量 毕托管差压流量测量2022-5-1535感谢您的观看感谢您的观看THANK YOU FOR YOUR WATCHING2022-5-15362022-5-1537
