Zavedení
V předchozím článku jsme podrobně popsali klasifikaci snímačů tlaku podle referenčních měření, včetně snímačů absolutního tlaku, snímačů přetlaku a snímačů diferenčního tlaku. Prozkoumali jsme jejich pracovní principy, aplikační scénáře a klíčové faktory výběru a položili tak základ pro výběr správného tlakového senzoru. Pokud jste nečetli předchozí díl, můžeteklikněte zdeabych si to přečetl. Kromě referenčních měření však mohou být tlakové senzory klasifikovány také podle technologie. Pochopení různých typů tlakových senzorů podle technologie nám může pomoci najít nejvhodnější a vysoce výkonný senzor pro konkrétní aplikace.
Výběr tlakových senzorů podle technologie je zásadní, protože různé technologie se výrazně liší v principech měření, přesnosti, době odezvy, teplotní stabilitě a dalších. Ať už v průmyslové automatizaci, lékařských zařízeních, letectví nebo monitorování životního prostředí, výběr vhodného typu tlakového senzoru může výrazně zvýšit spolehlivost a efektivitu systému. Proto se tento článek ponoří do pracovních principů, aplikačních scénářů a výhod a nevýhod piezorezistivních, kapacitních, piezoelektrických, indukčních a optických tlakových senzorů, což vám pomůže učinit nejinformovanější volbu z mnoha možností.
Piezorezistivní snímače tlaku
Definice a pracovní princip
Piezorezistivní tlakové senzory měří tlak prostřednictvím změn odporu způsobených aplikovaným tlakem. Princip práce je založen napiezorezistivní efekt, kde se odpor materiálu mění, když prochází mechanickou deformací (jako je tlak). Piezorezistivní tlakové snímače jsou obvykle vyrobeny z křemíkových, keramických nebo kovových filmů. Při působení tlaku na tyto materiály se změny jejich odporu převádějí na elektrické signály.
Aplikační scénáře
Piezorezistivní tlakové senzory jsou široce používány v různých průmyslových oblastech, jako je automobilový průmysl, lékařská zařízení, domácí spotřebiče a průmyslová automatizace. V automobilovém průmyslu měří tlak motorového oleje a tlak v pneumatikách. V lékařských přístrojích se používají k měření krevního tlaku a tlaku dýchacího systému. V průmyslové automatizaci monitorují piezorezistivní senzory tlak v hydraulických a pneumatických systémech.
Piezorezistivní tlakové snímače řady XDB, jako je napřXDB315aXDB308řady, dále rozšiřují možnosti těchto aplikací. Snímače tlaku řady XDB315 používají vysoce přesné a vysoce stabilní difúzní silikonové ploché sanitární membrány s antiblokovacími funkcemi, dlouhodobou spolehlivostí a vysokou přesností, díky čemuž jsou zvláště vhodné pro průmyslová odvětví s vysokými hygienickými požadavky, jako jsou potravinářské a léčiv. Snímače tlaku řady XDB308 s pokročilou technologií piezorezistivních snímačů a různými možnostmi výstupu signálu poskytují vynikající dlouhodobou stabilitu, vhodnou pro různá média a prostředí kompatibilní s SS316L.
Výhody a nevýhody
Piezorezistivní tlakové senzory nabízejí vysokou přesnost, dobrou linearitu a rychlou dobu odezvy. Navíc jsou typicky malé velikosti a vhodné pro aplikace s omezeným prostorem. Tyto snímače však mají také některé nevýhody, jako je citlivost na změny teploty, které mohou vyžadovat teplotní kompenzaci. Navíc jejich dlouhodobá stabilita ve vysokotlakých aplikacích nemusí být tak dobrá jako u jiných typů senzorů.
Kapacitní snímače tlaku
Definice a pracovní princip
Kapacitní tlakové senzory detekují tlak měřením změn kapacity způsobených aplikovaným tlakem. Tyto senzory se obvykle skládají ze dvou paralelních elektrodových desek. Při působení tlaku se vzdálenost mezi těmito deskami mění, což má za následek změnu kapacity. Změna kapacity je pak převedena na čitelné elektrické signály.
Aplikační scénáře
Kapacitní tlakové senzory jsou široce používány v systémech měření hladiny kapalin, detekci plynů a vakuových systémů. Při měření hladiny kapaliny určují hladinu měřením změn výšky kapaliny. Při detekci plynu měří tlak a průtok plynu. Ve vakuových systémech sledují změny vnitřního tlaku.
Kapacitní snímače tlaku/diferenčního tlaku řady XDB602, s modulárním mikroprocesorovým designem a pokročilou digitální izolační technologií zajišťují mimořádnou stabilitu a odolnost proti rušení. Vestavěné teplotní senzory zlepšují přesnost měření a snižují teplotní drift spolu s robustními možnostmi autodiagnostiky, díky čemuž jsou ideální pro vysoce přesné aplikace v průmyslové automatizaci a řízení procesů.
Výhody a nevýhody
Kapacitní tlakové senzory nabízejí vysokou citlivost, nízkou spotřebu energie a dobrou teplotní stabilitu. Jejich jednoduchá konstrukce jim navíc zajišťuje dlouhou životnost. Jsou však citlivé na změny vlhkosti a mohou vyžadovat dodatečnou ochranu v prostředí s vysokou vlhkostí. Kapacitní snímače navíc nemusí fungovat dobře ve vysokotlakých aplikacích.
Piezoelektrické snímače tlaku
Definice a pracovní princip
Piezoelektrické tlakové senzory měří tlak pomocí piezoelektrického jevu, kdy určité krystalické materiály generují elektrický náboj, když jsou vystaveny mechanickému tlaku. Tyto materiály typicky zahrnují křemen, titaničitan barnatý a piezoelektrickou keramiku. Když je aplikován tlak, vytvářejí elektrické signály úměrné použitému tlaku.
Aplikační scénáře
Piezoelektrické snímače tlaku jsou široce používány v dynamiceměření tlaku, jako je nárazové testování, výzkum výbuchu a měření vibrací. V leteckém a automobilovém průmyslu měří tlak spalování motoru a rázové vlny. V průmyslové automatizaci sledují vibrace a mechanické namáhání.
Výhody a nevýhody
Piezoelektrické tlakové senzory nabízejí vysokofrekvenční odezvu, dobrý dynamický výkon a vysokou citlivost, díky čemuž jsou vhodné pro měření rychle se měnících tlaků. Nelze je však použít pro měření statického tlaku, protože nedokážou udržet náboj v průběhu času. Jsou také citlivé na změny teploty a mohou vyžadovat teplotní kompenzaci.
Indukční snímače tlaku
Definice a pracovní princip
Indukční tlakové senzory detekují tlak měřením změn indukčnosti způsobených aplikovaným tlakem. Tyto snímače se obvykle skládají z indukční cívky a pohyblivého jádra. Při působení tlaku se mění poloha jádra a mění se indukčnost cívky. Změna indukčnosti je pak převedena na čitelné elektrické signály.
Aplikační scénáře
Indukční tlakové senzory se používají hlavně ve vysokoteplotních prostředích a náročných průmyslových podmínkách, jako je monitorování tlaku turbín a vysokoteplotní kapalinové systémy. V ropném a plynárenském průmyslu měří tlak ve vrtu. V průmyslové automatizaci sledují tlak plynů a kapalin o vysoké teplotě.
Výhody a nevýhody
Indukční tlakové snímače nabízejí dobrou teplotní stabilitu a vysokou přesnost, vhodné pro vysokoteplotní a drsná prostředí. Jejich robustní konstrukce zajišťuje dlouhodobou spolehlivost. Tyto senzory jsou však relativně velké a nemusí být vhodné pro aplikace s omezeným prostorem. Navíc je jejich rychlost odezvy relativně pomalá, takže jsou méně vhodné pro rychle se měnící měření tlaku.
Senzory tlaku z optických vláken
Definice a pracovní princip
Snímače tlaku z optických vláken detekují tlak měřením změn světelných signálů způsobených aplikovaným tlakem. Tyto senzory využívají změny intenzity světla, fáze nebo vlnové délky v rámci optického vlákna, aby odrážely změny tlaku. Při tlaku na vlákno se mění jeho fyzikální vlastnosti a mění se světelné signály.
Aplikační scénáře
Senzory tlaku z optických vláken jsou široce používány v lékařství, monitorování životního prostředí a na poli průzkumu ropy. V lékařské oblasti měří krevní tlak a vnitřní tělesný tlak. Při monitorování životního prostředí zjišťují tlaky oceánů a podzemních vod. Při průzkumu ropy měří tlak během vrtných procesů.
Výhody a nevýhody
Snímače tlaku z optických vláken nabízejí odolnost vůči elektromagnetickému rušení, vhodnost pro měření na velké vzdálenosti a vysokou citlivost. Jejich materiálové vlastnosti jim umožňují stabilní provoz v náročných prostředích. Tyto senzory jsou však nákladné a jejich instalace a údržba jsou složité. Jsou také citlivé na mechanické poškození, vyžadují opatrné zacházení a ochranu.
Pochopením pracovních principů, aplikačních scénářů a výhod a nevýhod různých typů tlakových senzorů podle technologie můžeme učinit informovanější rozhodnutí pro konkrétní aplikace a zajistit, aby vybrané senzory splňovaly požadavky a zlepšily spolehlivost a efektivitu systému.
Čas odeslání: 12. července 2024