Warning: rename(E:\wwwroot\www.stssensors.com.cn\wp-content\plugins\wordpress-seo-premium/vendor/yoast/wordpress-seo,E:\wwwroot\www.stssensors.com.cn/wp-content/plugins/wordpress-seo): 拒绝访问。 (code: 5) in E:\wwwroot\www.stssensors.com.cn\wp-content\plugins\wordpress-seo-premium\src\addon-installer.php on line 373
STS, Author at STS China - Page 20 of 26
测试和测量应用中的压力测量需要强大的核心技术支持

测试和测量应用中的压力测量需要强大的核心技术支持

无论是在发动机和变速器测试台、液压系统的监控、泄漏测试还是医疗设备的校准上,用户都必须依赖其压力测量技术的精度。

可靠的压力测量依赖于可靠的核心技术。尽管压力传感器种类很多,采用压阻式半导体技术的测量仪器通常是测试&测量应用的首选。之所以如此,与厚膜传感器(基于陶瓷材质)或薄膜传感器(基于金属材质)相比,基于半导体的压阻式压力传感器具有无可比拟的灵敏度,即使mbar范围内的压力也可以测量的到。压阻式压力传感器精度高达0.05%,能够提供满足的医学领域的校准任务或发动机开发的要求。

过压状态下也可以保持长期稳定性

在新技术的测试中,用户不能预先知道他们的传感器所测的压力范围。 尤其当测量液压泵或液压系统的压力时,压力峰值会超过目标测量范围。

如果用户在这种情况下没有采用合适的压力传感器,一个有问题的测量设备可能会使开发周期偏离正轨——并产生严重的后果。

除了高精度,测试&测量中测量设备的使用周期优化也需要强大的核心技术做保障 。这需要对基础材料进行彻底的检查,并对制造商的产品进行认真的审查。例如,温度敏感性是压阻式压力传感器的一个弱点,但可通过各种措施加以补偿,使其在实践中不再起重要作用。 (了解更多)。

总误差-整个温度范围内的超高精度

压阻式压力传感器仍旧会发生移动,尤其是在使用的第一年。而热处理可以用来预测这种特性,从而相应地稳定了测量装置。因此,传感器在使用中碰到的这种问题也被消除了。STS标准的压力传感器能够承受三倍的满量程压力而不受到任何损坏。过压能力也可以根据客户要求进行定制。了解更多压力传感器优化

测试和测量:精度 

当一个压力传感器尽可能精确的满足某一应用需求的时候,它就被认为是精确的。这意味着,一个测量设备越能适应应用,其测量结果就越准确。

在测试和测量应用中,满足应用需求尤为重要。当然精度起到及其重要的作用。因为测量范围为1-5bar的压力传感器在误差为0.05%时比测量范围为1-50bar更精确。然而,测量装置的集成往往也起着重要的作用。例如,在新发动机的研发过程中,测试台上安装了许多传感器,因此接头形式的作用与测量设备本身的尺寸一样重要。

通常,STS在开发测量仪器时总是遵循模块化设计原则。这意味着所有产品都可以根据客户需要提供接头形式。广泛的材料选择也可以避免与测量介质的不兼容问题。压力测量范围同样可以根据客户个体应用进行定制。并且所有这些个性化的测量仪器都可以在最短的时间交付。这是测试和测量目的的一个重要标准,因为意外的测量需求可能会随时出现,尤其是在测试新技术时。为了避免长时间的停机和不必要的财产损失,满足所有要求的解决方案的交付时间本身就成为一个重要因素。

适用于各种应用的正确密封方案

适用于各种应用的正确密封方案

为了保持压阻式压力传感器的性能,并在恶劣条件下对其进行最佳保护,应考虑多种密封方案。STS在这里提供了几种解决方案,它们是根据给定的需求和实际的应用环境来选择的。

密封圈,或O型圈,在大多数常规应用中使用。这种通用的密封方式非常灵活且通用。STS提供多种不同产品类型的密封圈,根据加压介质选择特定的材质。

如果密封暴露在腐蚀性介质或极端温度条件下, 简单的密封圈密封就不再满足需求。通常用于制造O型圈的弹性体在暴露于例如含有碳氢化合物的介质时变得易渗透。在减压过程中也会出现问题,一个急速的压降甚至可能导致密封圈破裂。

通常会用焊接密封来代替简易密封圈,测量芯体和压力接口直接焊接在一起。这种类型的密封在某种程度上更加稳定,但是,就像O形圈一样,最大只能承受250 bar/3600 psi的压力。在此范围内,O形圈和焊接密封将相互补充,这取决于应用环境和主要介质。例如,对于腐蚀性压力介质,如汽油,只有焊接密封是合适的,而在盐水中,应严格使用O形圈,以防止盐水腐蚀密封圈。

各种密封方案概览

一旦超过了250 bar的极限,就只能使用金属密封。因此, STS提供这种无弹性体金属密封可用于高压应用环境。由于其特性,这种密封方式也可以承受特殊条件和极端暴露于腐蚀性化学品、真空和强辐射。

实用密封解决方案

 STS为一家生产大型研磨和压缩机系统的厂家提供大量压力传感器,其中有各种各样的密封圈。在这里,温度条件,以及介质的性质和兼容性都是提前告知的,以便在使用前很容易验证,并采用相应的密封圈。

对于另一个为汽车工业制造测试台架的客户,所涉及的材料和所遇到的温度条件由最终用户决定。密封方式的基本性能取决于这些后续的规格。因此,这里使用的密封必须从一开始就确保高度的灵活性,这也意味着坚固的焊接密封成了这里的首选。

压阻式压力变送器的介质兼容性

压阻式压力变送器的介质兼容性

在为各个应用选择正确的压力变送器时,除了要测量的压力范围 和现有的热条件之外,还必须考虑诸多标准。在这些缺点中,介质兼容性很重要:壳体和过程连接必须承受环境条件,这使得传感器可以在较长时间内执行其服务。

材料选择因此遵循两个重要的因素:一方面,对接触介质存在化学耐受性。 另一个因素是,预防性考虑也起着重要的作用。 它不仅应该澄清压力变送器是否将长期保持功能。 还必须确定在与特定物质接触时,压力变送器中使用的材料是否会导致危险 – 制药行业将是一个明显的例子。在下面,我们将显示哪些材料和哪些解决方案可能会出现哪些介质不兼容。

化学物理介质与密封剂材料和电缆的兼容性

在介质兼容性的考虑中不仅应包括外壳材料本身。 压力变送器的其它元件也与周围或过程介质接触,并且这些材料是需要特别考虑的。

大多数压力变送器都带有由弹性体制成的密封剂。 这里的问题是当弹性体与侵蚀性介质例如生物柴油接触时可以溶解。 在这种情况下,应使用前冲洗、焊接且不含弹性体的传感器。

另一个因素是用于传输测量数据的电缆。 我们这里将采用的示例是在游泳池中使用潜水探头。 出于卫生原因,游泳池使用氯化水。作为标准,潜水探头使用PE或PUR电缆。虽然氯化水单独对这些电缆没有问题,但从这种水上升的氯蒸汽确实起作用,因为这比水本身更具侵略性。这些电缆,在一段时间后,在水位以上的部分变得多孔(作为白色变色可见),然后水将渗入其中。 随后,传感器本身也会失效。 为此,在这种情况下应使用特氟龙电缆。

化学物理介质与外壳的兼容性

粘性介质

对于粘性介质,使用油漆作为示例,其中一个结果是在密封剂通道内产生沉积物。 为了防止污染,对于这样的应用需要没有任何死空间和没有开放压力通道的平滑膜,使得传感器可以不受残留物困扰。

研磨介质

当压力传感器与研磨介质(例如混凝土)接触时,不锈钢的简单膜提供不足的保护。在这种情况下,将需要涂覆有Vulkollan箔的膜。

电镀和酸性液体

镀铬压力变送器从美学的角度看更好,但在实际中它是并没有卵用。 当在电镀浴中使用具有金属壳体的压力计时,随着时间的推移,仅剩下非功能铬的团块。甚至酸性流体,例如硫酸,也会与金属反应。 因此,塑料外壳用于电镀和酸性液体。 最流行的解决方案是PVDF。

Image 1:错误的材质选择,造成的压力变送器的损坏

海水

盐水(取决于其盐度)会导致对不锈钢外壳的长期点蚀。 这就是为什么大多数潜水传感器和液位传感器也可用钛版本。

开放水域/防雷保护

闪电袭击虽不能被描述为一种媒介,但我们也将在这里探讨一下。 如果击打直接撞击传感器,则根本没有任何防雷保护。 但是,对于在开阔水域中使用的潜水探头,可以推荐浪涌保护。 因此可以防止过大的电压和由于紧邻的雷击对测量仪器的损坏。 当在偏远地区进行长期测量时,这是特别可取的。 这里更换有缺陷的设备将比浪涌保护本身更昂贵。

预防性媒体兼容性

压阻式压力传感器的硅芯片被传动液包围。 通常的选择是硅油。 虽然这种流体通常不会与周围介质接触,但是在这里必须注意这些事情,因为毕竟不能完全排除有缺陷的外壳。根据应用,有缺陷外壳可能导致严重的后果。

严重氧化气体和流体

当氧化气体和流体与油或油脂接触时,会产生爆炸的危险。 所有暴露在介质中的组件必须不含油和油脂,并且在预防性条件下也不含变速箱油。

食品和制药行业

在这种情况下,硅油必须用食品安全的油替代,以排除任何有害健康或以其他方式起作用的污染物。 例如,已经与硅油接触的啤酒将不再起泡,这很不受欢迎。

喷涂

即使一滴油也可以使整个批次不可用。 在这里,还必须找到一种替代方案。

压阻式压力传感器的介质兼容性:总结

用于单独应用的最佳压力变送器取决于许多因素。 因此,需要对相应客户应用的供应商方面的深入理解。 STS始终为客户提供面向需求的咨询,从而在最短的时间范围内提供可靠的可靠的解决方案 即使对于较低的设备体积也可做到。

Download the free infographic on this tpoic: 

总误差和精度的关系

总误差和精度的关系

在购买压力传感器时,精度通常是终端用户考虑的主要因素。涉及到精确度的各种专业术语,我们之前已经解释过了。然而,精度只是总误差的一部分,总误差也会出现在压力变送器的产品资料中。

接下来,我们将会解释产品资料中的总误差的意义,以及在选择压力变送器中它所扮演的角色。首先要说明的是精度并不能直接体现出总误差。它取决于各种因素,例如传感器是在哪种条件下使用。我们可以从Fig1 看出误差的三个方面:可调误差,精度和温度影响。

Figure 1: Origins of total error

正如我们在上面图例中所看到的,可调误差由零点和量程误差组成。

“可调误差”名称起源于零点和量程误差可以很容易的识别和调整。

这些误差是用户不希望出现的。事实上STS 压力传感器在出厂前已针对两者做了校正。

长期稳定性也称之为长期误差或长期漂移,是操作过程中出现零点和量程误差的原因。这意味着这两个可调误差可能会在长时间使用传感器后重新出现甚至“恶化”。通过校准和其后的调整,这种长期漂移可以被重新校正。点击了解更多关于校准信息。

精度

精度也会出现在产品资料的“特征曲线偏差”中,这种缺乏概念清晰度的原因归结于“精度”这个词本身不受任何有法定标准的标准限定。

这个术语包含非线性误差,迟滞(压力)误差和非重复性误差(如Fig2所示)。非重复性描述的是当一个压力传感器被连续几次测量时所产生的偏差。迟滞指的是在测量压力时升压及降压行程期间,相同的压力下输出信号是有差值的。然而,这两个因素在压阻式压力传感器中出现时非常少的。

对于精度和总误差影响最大的归结于非线性。这是在压力增加或是降低的时候与基准线比较得出特征曲线最大的正负偏差。了解更多相关术语。

Figure 2: 压力测量多次产生的与特性曲线之间的差值称作非线性

热效应

温度波动会影响到压力传感器的测量值。还有一种称之为温度迟滞的影响。一般来说,迟滞表示的是通过正向和反向路径,测量相同的点所产生的系统偏差。关于温度迟滞,这里的迟滞描述的是当特定温度增加或降低时,在某一温度下的输出信号的差值(即偏差)。在STS的产品中通常在25℃情况下。

Figure 3: 压力变送器的典型热效应表现

总误差或精度

当然,各方面所产生的一个主要问题是用户在选择传感器时应该最关注的是什么?具体案例具体分析。由于可调误差已经在工厂校正,所以只起到次要作用。在此种情况下,传感器通常在使用一年后做次校准和调试。

在采购新的传感器时,精度和热效应起到决定性作用。关键问题是:我是否是在受控条件下测量压力?这意味着当用户在校准期间(通常25℃)在基准温度附近进行测量时,热效应基本上可以忽略不计。然而,当在较大温度范围内进行压力测量时,总误差的定义就变得非常重要了。

以下是STS ATM.1st 压阻式压力传感器 参数(Figure 4):

Figure 4: 摘录自ATM.1st参数表

ATM.1ST的技术参数列出了精度和总误差,精度在不同的压力下进行了细分。给定数值来源于室温下的非线性,迟滞和非重复性。用户希望在可控温度条件下(室温)进行测量,这样使得他们可以得到特定的精度值。

另一方面,参数表中所描述的总误差也包含了温度影响。此外,总误差还增添了“典型”和“最大”项。这些中的首个描述的是典型总误差。不是所有压力传感器都是完全相同的,它们的精度稍有不同。传感器的精度与正态分布相对应。这意味着在整个压力和温度范围内,90%的测量值是和总误差所设定的值是相对应的。剩余测量值则被归结于最大总误差。

Download our free infographic on the subject: 

如何选择合适的压力传感器?

如何选择合适的压力传感器?

广泛的测试对于新技术的开发必不可少。为取得准确的结果,需要能够精确满足需求的测量仪器。这里向您展示一些主要影响因素。

压力范围

寻找合适的测量技术的一个初始指标是测量的压力范围,以及是否测量相对和绝对压力值。

由于应用的不同,也要考虑到特殊的特性。尤其是在测试和测量应用中,需要特定的测量范围,而标准的ISO压力范围的传感器不能满足需求。在这种情况下,传感器需要测量特定的压力范围,从而达到预期的精度。

精度

在赛车的发动机开发中,最小的测量数据是在赛道上胜利与否的关键。在这种情况下,对传感器精度要求极高,在特定的应用中,传感器的精度要求达到±0.05% FS。

在关于精度的问题中,必要性和成本的因素是相互平衡的。所测量的压力范围通常是出于决策作用。如果测量范围过广,就不需要特殊的精度。而精度高的压力传感器通常价格也会高。

温度

在一些应用中,温度因素很难确定。研发人员常常不是很确定压力传感器所适用的温度范围。STS的很多压力传感器的工作温度是在-25°C 到100°C。这个范围几乎涵盖了常规的一些应用范围。而原则上来说,所有的传感器都可以定制特殊的温度范围,这样即使在-40°C或150°C也可以得到精确的测量结果。

压力接口

由于许多公司有自己的标准化接头,过程接口的部分可以成为排除竞争对手的关键之一。

有许多可选的电气接头形式,无论是M12,DIN,MIL还是其他,这些都应该由制造商提供各种长度和材质 。

STS本身有较多接头范围供客户选择。由于这些测量仪器的模块化构造原理,接头形式也会越来越多样性。

输出信号

同样重要的是测量压力是作为模拟信号还是在诸如Modbus之类的数字接口上传输的。通过模拟信号传输,压力转化成模拟信号仍需测量。在数字信号传输中,所测压力值可以直接通过电气接口输出。

空间要求

在很多应用中,只有很小的空间来安装压力传感器。出于这个原因,传感器的尺寸和过程接口的结合成为一个重要的选择标准。压力测量形式也起着很重要的作用。压阻式压力传感器尤其适合小尺寸设计。因此STS能够提供直径只有几毫米的传感器。

材质

传感器安装在哪里?环境条件如何?会不会接触蒸汽,汽油或是特殊的气体?传感器的壳体介质决定了传感器可以应用在哪种介质中。在测试台上,主要采用不锈钢壳体。如果应用在海水中,则要采用钛。

密封材料对传感器也起着重要作用。密封材质的选择取决于压力系统中所采用的流体。当然温度也在考虑范围内。

认证

一些危险应用诸如有爆炸可能性的,某些认证是必不可少的,它为仪器的安全操作提供保障。STS压力传感器比如ATM.ECO/IS 有FM FmcIECEx ATEX认证,允许应用在爆炸区域。

交期

长时间交付会推迟样机测试和产品引入。因此,应该提前确定所需的传感器是否有现货,以及定制生产的预期交付期。

Click on the graphic to download it

合适的压力传感器综述

传感器不一定要满足所有的参数要求。在某些情况下,一家厂商所生产的传感器并不符一些公司的标准接口。因此会产生额外的成本,交货时间也会相应推迟 。

为尽可能让客户选到合适的传感器,我们的压力测量设备都是基于模块化设计。因此我们所有的压力传感器可以根据所要求的温度范围进行校准。我们的产品有多种接头形式,密封材质和压力测量范围供客户选择。由于模块化的设计,我们可以在短期内根据客户要求参数来定制。