Úvod
V predchádzajúcom článku sme podrobne opísali klasifikáciu snímačov tlaku podľa referencie merania vrátane snímačov absolútneho tlaku, snímačov pretlaku a snímačov diferenčného tlaku. Preskúmali sme ich pracovné princípy, aplikačné scenáre a kľúčové faktory výberu, čím sme položili základ pre výber správneho snímača tlaku. Ak ste nečítali predchádzajúci diel, môžetekliknite semaby si to prečítal. Avšak okrem referenčného merania môžu byť tlakové senzory klasifikované aj podľa technológie. Pochopenie rôznych typov snímačov tlaku podľa technológie nám môže pomôcť nájsť najvhodnejší a najvýkonnejší snímač pre konkrétne aplikácie.
Výber tlakových senzorov podľa technológie je rozhodujúci, pretože rôzne technológie sa výrazne líšia v princípoch merania, presnosti, dobe odozvy, teplotnej stabilite a ďalších. Či už ide o priemyselnú automatizáciu, lekárske prístroje, letecký priemysel alebo monitorovanie životného prostredia, výber vhodného typu tlakového senzora môže výrazne zvýšiť spoľahlivosť a efektivitu systému. Preto sa tento článok ponorí do princípov fungovania, aplikačných scenárov a výhod a nevýhod piezorezistívnych, kapacitných, piezoelektrických, indukčných a optických tlakových senzorov, čo vám pomôže urobiť čo najinformovanejší výber spomedzi mnohých možností.
Piezorezistívne tlakové snímače
Definícia a pracovný princíp
Piezorezistívne tlakové snímače merajú tlak prostredníctvom zmien odporu spôsobených aplikovaným tlakom. Princíp práce je založený napiezorezistívny efekt, kde sa odpor materiálu mení, keď podlieha mechanickej deformácii (napríklad tlaku). Piezorezistívne tlakové snímače sú zvyčajne vyrobené z kremíkových, keramických alebo kovových filmov. Keď sa na tieto materiály pôsobí tlakom, zmeny ich odporu sa premenia na elektrické signály.
Aplikačné scenáre
Piezorezistívne tlakové snímače sú široko používané v rôznych priemyselných oblastiach, ako je automobilový priemysel, zdravotnícke zariadenia, domáce spotrebiče a priemyselná automatizácia. V automobilovom priemysle merajú tlak motorového oleja a tlak v pneumatikách. V lekárskych prístrojoch sa používajú na meranie krvného tlaku a tlaku dýchacieho systému. V priemyselnej automatizácii monitorujú piezorezistívne snímače tlak v hydraulických a pneumatických systémoch.
Piezorezistívne tlakové snímače série XDB, ako naprXDB315aXDB308série, ďalej rozširujú možnosti týchto aplikácií. Snímače tlaku série XDB315 používajú vysoko presné a stabilné difúzne silikónové ploché sanitárne membrány, vyznačujúce sa antiblokovacími funkciami, dlhodobou spoľahlivosťou a vysokou presnosťou, vďaka čomu sú obzvlášť vhodné pre priemyselné odvetvia s vysokými hygienickými požiadavkami, ako sú potraviny a liečiv. Tlakové vysielače série XDB308 s pokročilou technológiou piezorezistívnych snímačov a rôznymi možnosťami výstupu signálu poskytujú vynikajúcu dlhodobú stabilitu, vhodnú pre rôzne médiá a prostredia kompatibilné s SS316L.
Výhody a nevýhody
Piezorezistívne tlakové snímače ponúkajú vysokú presnosť, dobrú linearitu a rýchlu odozvu. Okrem toho sú zvyčajne malé a vhodné pre priestorovo obmedzené aplikácie. Tieto snímače však majú aj určité nevýhody, ako je citlivosť na zmeny teploty, ktoré môžu vyžadovať teplotnú kompenzáciu. Navyše ich dlhodobá stabilita vo vysokotlakových aplikáciách nemusí byť taká dobrá ako u iných typov snímačov.
Kapacitné snímače tlaku
Definícia a pracovný princíp
Kapacitné tlakové snímače zisťujú tlak meraním zmien kapacity spôsobených aplikovaným tlakom. Tieto senzory zvyčajne pozostávajú z dvoch paralelných elektródových dosiek. Pri pôsobení tlaku sa mení vzdialenosť medzi týmito doskami, čo má za následok zmenu kapacity. Zmena kapacity sa potom prevedie na čitateľné elektrické signály.
Aplikačné scenáre
Kapacitné snímače tlaku sa široko používajú v systémoch merania hladiny kvapalín, detekcie plynov a vákuových systémov. Pri meraní hladiny kvapaliny určujú hladinu meraním zmien výšky kvapaliny. Pri detekcii plynu merajú tlak a prietok plynu. Vo vákuových systémoch sledujú vnútorné zmeny tlaku.
Kapacitné snímače tlaku/diferenčného tlaku série XDB602, s modulárnym dizajnom mikroprocesora a pokročilou technológiou digitálnej izolácie zaisťujú výnimočnú stabilitu a odolnosť voči rušeniu. Vstavané snímače teploty zlepšujú presnosť merania a znižujú teplotný posun spolu s robustnými možnosťami autodiagnostiky, vďaka čomu sú ideálne pre vysoko presné aplikácie v priemyselnej automatizácii a riadení procesov.
Výhody a nevýhody
Kapacitné snímače tlaku ponúkajú vysokú citlivosť, nízku spotrebu energie a dobrú teplotnú stabilitu. Navyše, ich jednoduchá konštrukcia im dáva dlhú životnosť. Sú však citlivé na zmeny vlhkosti a môžu vyžadovať dodatočnú ochranu v prostredí s vysokou vlhkosťou. Okrem toho kapacitné snímače nemusia fungovať dobre vo vysokotlakových aplikáciách.
Piezoelektrické snímače tlaku
Definícia a pracovný princíp
Piezoelektrické tlakové senzory merajú tlak pomocou piezoelektrického efektu, kde určité kryštalické materiály generujú elektrický náboj, keď sú vystavené mechanickému tlaku. Tieto materiály zvyčajne zahŕňajú kremeň, titaničitan bárnatý a piezoelektrickú keramiku. Keď je aplikovaný tlak, vytvárajú elektrické signály úmerné použitému tlaku.
Aplikačné scenáre
Piezoelektrické tlakové snímače sú široko používané v dynamicemeranie tlaku, ako sú nárazové skúšky, výskum výbuchu a meranie vibrácií. V leteckom a automobilovom priemysle merajú tlak spaľovania motora a rázové vlny. V priemyselnej automatizácii sledujú vibrácie a mechanické namáhanie.
Výhody a nevýhody
Piezoelektrické snímače tlaku ponúkajú vysokofrekvenčnú odozvu, dobrý dynamický výkon a vysokú citlivosť, vďaka čomu sú vhodné na meranie rýchlo sa meniacich tlakov. Nemožno ich však použiť na meranie statického tlaku, pretože nedokážu udržať náboj v priebehu času. Sú tiež citlivé na zmeny teploty a môžu vyžadovať teplotnú kompenzáciu.
Indukčné snímače tlaku
Definícia a pracovný princíp
Indukčné snímače tlaku zisťujú tlak meraním zmien indukčnosti spôsobených aplikovaným tlakom. Tieto snímače sa zvyčajne skladajú z indukčnej cievky a pohyblivého jadra. Pri pôsobení tlaku sa mení poloha jadra, čím sa mení indukčnosť cievky. Zmena indukčnosti sa potom prevedie na čitateľné elektrické signály.
Aplikačné scenáre
Indukčné tlakové snímače sa používajú hlavne vo vysokoteplotných prostrediach a náročných priemyselných podmienkach, ako je monitorovanie tlaku turbín a vysokoteplotné kvapalinové systémy. V ropnom a plynárenskom priemysle merajú tlak v otvore. V priemyselnej automatizácii sledujú tlak vysokoteplotných plynov a kvapalín.
Výhody a nevýhody
Indukčné snímače tlaku ponúkajú dobrú teplotnú stabilitu a vysokú presnosť, vhodné pre vysokoteplotné a drsné prostredia. Ich robustná konštrukcia poskytuje dlhodobú spoľahlivosť. Tieto senzory sú však relatívne veľké a nemusia byť vhodné pre priestorovo obmedzené aplikácie. Navyše, ich rýchlosť odozvy je relatívne nízka, takže sú menej vhodné na rýchlo sa meniace merania tlaku.
Senzory tlaku z optických vlákien
Definícia a pracovný princíp
Snímače tlaku z optických vlákien zisťujú tlak meraním zmien svetelných signálov spôsobených aplikovaným tlakom. Tieto senzory využívajú zmeny intenzity svetla, fázy alebo vlnovej dĺžky v rámci optického vlákna, aby odrážali zmeny tlaku. Keď sa na vlákno pôsobí tlakom, jeho fyzikálne vlastnosti sa menia a menia sa svetelné signály.
Aplikačné scenáre
Senzory tlaku s optickými vláknami sa široko používajú v lekárstve, v oblasti monitorovania životného prostredia a v oblastiach prieskumu ropy. V medicínskej oblasti merajú krvný tlak a vnútorný telesný tlak. Pri monitorovaní životného prostredia zisťujú tlaky oceánov a podzemných vôd. Pri prieskume ropy merajú tlak počas vŕtacích procesov.
Výhody a nevýhody
Snímače tlaku z optických vlákien ponúkajú odolnosť voči elektromagnetickému rušeniu, vhodnosť pre merania na veľké vzdialenosti a vysokú citlivosť. Ich materiálové vlastnosti im umožňujú stabilnú prevádzku v drsnom prostredí. Tieto snímače sú však nákladné a ich inštalácia a údržba sú zložité. Sú tiež citlivé na mechanické poškodenie, vyžadujú si starostlivé zaobchádzanie a ochranu.
Pochopením princípov fungovania, aplikačných scenárov a výhod a nevýhod rôznych typov tlakových senzorov podľa technológie môžeme robiť informovanejšie rozhodnutia pre konkrétne aplikácie, čím sa zabezpečí, že vybrané senzory budú spĺňať požiadavky a zvýšia spoľahlivosť a efektivitu systému.
Čas odoslania: 12. júla 2024