Vrste transmitera tlaka

Jednostavno samostalno uvođenje odašiljača tlaka

Kao senzor tlaka čiji je izlaz standardizirani signal, odašiljač tlaka je instrument koji prihvaća varijablu tlaka i proporcionalno je pretvara u standardizirani izlazni signal. Može pretvoriti fizičke parametre tlaka plina, tekućine itd. koje osjeća senzor mjerne ćelije u standardne električne signale (kao što je 4-20mADC itd.) kako bi osigurao sekundarne instrumente poput indikacijskih alarma, snimača, regulatora itd. za mjerenje i indikaciju te regulaciju procesa.

Klasifikacija transmitera tlaka

Obično se transmiteri tlaka o kojima govorimo dijele prema principu:
Kapacitivni odašiljači tlaka, otporni odašiljači tlaka, induktivni odašiljači tlaka, poluvodički odašiljači tlaka i piezoelektrični odašiljači tlaka za visokofrekventno mjerenje. Među njima se najčešće koriste otporni odašiljači tlaka. Kapacitivni odašiljač tlaka predstavlja Rosemountov odašiljač 3051S kao predstavnik vrhunskih proizvoda.

Pretvornici tlaka mogu se podijeliti na metalne, keramičke, difuzne silicijeve, monokristalne silicijeve, safirne, raspršene filmske itd. prema komponentama osjetljivim na tlak.

• Metalni odašiljač tlaka ima slabu točnost, ali ima mali utjecaj temperature i prikladan je za područja sa širokim temperaturnim rasponom i niskim zahtjevima za točnošću.
• Keramički senzori tlaka imaju bolju točnost, ali su više pod utjecajem temperature. Keramika također ima prednost otpornosti na udarce i koroziju, što se može koristiti u području odziva.
• Točnost prijenosa tlaka difuznog silicija je vrlo visoka, a temperaturni pomak je također velik, pa je općenito potrebna temperaturna kompenzacija prije upotrebe. Štoviše, čak i nakon temperaturne kompenzacije, tlak iznad 125 °C ne može se izmjeriti. Međutim, na sobnoj temperaturi, koeficijent osjetljivosti difuznog silicija je 5 puta veći od onog kod keramike, pa se općenito koristi u području visokopreciznog mjerenja.
• Monokristalni silicijev odašiljač tlaka najtočniji je senzor u industrijskoj praksi. To je nadograđena verzija difuznog silicija. Naravno, cijena je također nadograđena. Trenutno je Yokogawa iz Japana predstavnik u području monokristalnog silicijevog tlaka.
• Safirni odašiljač tlaka nije osjetljiv na promjene temperature i ima dobre radne karakteristike čak i u uvjetima visoke temperature; safir ima izuzetno jaku otpornost na zračenje; nema pn drifta; može normalno raditi u najgorim radnim uvjetima i pouzdan je. Visoke performanse, dobra točnost, minimalna temperaturna pogreška i visoka ukupna isplativost.
• Tankoslojni odašiljač tlaka s raspršivanjem ne sadrži ljepilo i pokazuje veću dugoročnu stabilnost i pouzdanost od ljepljivog senzora naprezanja; manje je pod utjecajem temperature: kada se temperatura promijeni za 100 ℃, nulti pomak je samo 0,5%. Njegove temperaturne performanse su daleko superiornije u odnosu na difuzijski silicijski senzor tlaka; osim toga, može izravno doći u kontakt s općim korozivnim medijima.

Principi različitih vrsta transmitera tlaka

• Princip kapacitivnog transmitera tlaka.

Kada tlak izravno djeluje na površinu mjerne dijafragme, dijafragma proizvodi malu deformaciju. Visokoprecizni sklop na mjernoj dijafragmi pretvara tu malu deformaciju u visoko linearni napon proporcionalan tlaku i proporcionalan naponu pobude, a zatim pomoću posebnog čipa pretvara ovaj naponski signal u industrijski standardni strujni signal od 4-20 mA ili naponski signal od 1-5 V.

• Princip difuznog silicijskog transmitera tlaka

Tlak izmjerenog medija izravno djeluje na dijafragmu senzora (obično dijafragmu od čelika 316L), uzrokujući da dijafragma proizvede mikropomak proporcionalan tlaku medija, mijenjajući vrijednost otpora senzora i detektirajući je Wheatstoneovim krugom. Ova promjena pretvara i daje standardni mjerni signal koji odgovara tom tlaku.

• Princip monokristalnog silicijskog transmitera tlaka

Piezorezistivni senzori tlaka konstruirani su korištenjem piezorezistivnog efekta monokristalnog silicija. Monokristalna silicijeva pločica koristi se kao elastični element. Kada se tlak promijeni, monokristalni silicij stvara naprezanje, tako da otpor naprezanja koji izravno difundira na njega stvara promjenu proporcionalnu izmjerenom tlaku, a zatim se odgovarajući izlazni naponski signal dobiva mostnim krugom.

• Princip keramičkog transmitera tlaka

Tlak izravno djeluje na prednju površinu keramičke dijafragme, uzrokujući blagu deformaciju dijafragme. Debeloslojni otpornik otisnut je na stražnjoj strani keramičke dijafragme i spojen je na Wheatstoneov most (zatvoreni most) zbog piezorezistivnog efekta varistora. Most generira visoko linearni naponski signal proporcionalan tlaku i proporcionalan naponu pobude. Općenito se koristi za mjerenje tlaka zračnih kompresora, a više se koristi keramika.

• Princip odašiljača tlaka s mjeračem naprezanja

Najčešće korišteni transmiteri tlaka s mjeračima naprezanja su metalni otporni mjerači naprezanja i poluvodički mjerači naprezanja. Metalni otporni mjerač naprezanja je vrsta osjetljivog uređaja koji pretvara promjenu naprezanja na ispitivanom uzorku u električni signal. Postoje dvije vrste žičanih mjerača naprezanja i metalnih folijskih mjerača naprezanja. Obično je mjerač naprezanja čvrsto vezan za mehaničku matricu naprezanja pomoću posebnog ljepila. Kada je matrica izložena promjeni naprezanja, otporni mjerač naprezanja se također deformira, tako da se vrijednost otpora mjerača naprezanja mijenja, tako da se mijenja napon primijenjen na otpornik. Transmiteri tlaka s mjeračima naprezanja relativno su rijetki na tržištu.

• Safirni odašiljač tlaka

Safirni odašiljač tlaka koristi princip rada otpora na naprezanje, usvaja visokoprecizne silicijsko-safirne osjetljive komponente i pretvara signal tlaka u standardni električni signal putem namjenskog pojačala.

• Predajnik tlaka raspršivanja filma

Element osjetljiv na pritisak za raspršivanje proizveden je mikroelektronskom tehnologijom, tvoreći čvrsti i stabilni Wheatstoneov most na površini elastične dijafragme od nehrđajućeg čelika. Kada tlak izmjerenog medija djeluje na elastičnu dijafragmu od nehrđajućeg čelika, Wheatstoneov most s druge strane proizvodi električni izlazni signal proporcionalan tlaku. Zbog dobre otpornosti na udarce, raspršeni filmovi se često koriste u situacijama s čestim udarcima tlaka, kao što je hidraulična oprema.

Mjere opreza pri odabiru transmitera tlaka

• Odabir raspona vrijednosti tlaka pretvornika:

Prvo odredite maksimalnu vrijednost izmjerenog tlaka u sustavu. Općenito govoreći, potrebno je odabrati odašiljač s rasponom tlaka koji je oko 1,5 puta veći od maksimalne vrijednosti ili pustiti da normalni raspon tlaka padne na odašiljač tlaka. Uobičajena metoda je i 1/3~2/3 normalnog raspona.

• Koji tip tlačnog medija:

Viskozne tekućine i blato blokirat će tlačne otvore. Hoće li otapala ili korozivne tvari uništiti materijale u odašiljaču koji su u izravnom kontaktu s tim medijima?
Materijal općeg transmitera tlaka koji je u dodiru s medijem je nehrđajući čelik 316. Ako medij nije korozivan za nehrđajući čelik 316, tada su u osnovi svi transmiteri tlaka prikladni za mjerenje tlaka medija;
Ako je medij korozivan za nehrđajući čelik 316, treba koristiti kemijsko brtvljenje i indirektno mjerenje. Ako se kapilarna cijev napunjena silikonskim uljem koristi za vođenje tlaka, to može spriječiti koroziju odašiljača tlaka i produžiti vijek trajanja odašiljača tlaka.

• Kolika je točnost potrebna odašiljaču:

Točnost je određena: nelinearnošću, histerezom, neponovljivošću, temperaturom, skalom nultog pomaka i temperaturom. Što je veća točnost, to je veća cijena. Općenito, točnost difuznog silicijskog odašiljača tlaka je 0,5 ili 0,25, a kapacitivni ili monokristalni silicijski odašiljač tlaka ima točnost od 0,1 ili čak 0,075.

• Procesni priključak odašiljača:

Općenito, transmiteri tlaka ugrađuju se na cijevi ili spremnike. Naravno, mali dio njih se ugrađuje i koristi s mjeračima protoka. Obično postoje tri oblika ugradnje transmitera tlaka: navojni, prirubnički i stezni. Stoga se prije odabira transmitera tlaka mora uzeti u obzir i procesni priključak. Ako je navojni, potrebno je odrediti specifikaciju navoja. Za prirubnice je potrebno uzeti u obzir specifikacije prirubnice nominalnog promjera.

Uvod u industriju odašiljača tlaka

Oko 40 zemalja diljem svijeta bavi se istraživanjem i proizvodnjom senzora, od kojih su Sjedinjene Američke Države, Japan i Njemačka regije s najvećom proizvodnjom senzora. Te tri zemlje zajedno čine više od 50% svjetskog tržišta senzora.

Danas je tržište transmitera tlaka u mojoj zemlji zrelo tržište s visokom tržišnom koncentracijom. Međutim, dominantnu poziciju imaju strane zemlje koje predstavljaju Emerson, Yokogawa, Siemens itd. Proizvodi poznatih marki čine oko 70% tržišnog udjela i imaju apsolutnu prednost u velikim i srednjim inženjerskim projektima.

To je zbog posljedica ranog usvajanja strategije „tržišta za tehnologiju“ u mojoj zemlji, koja je uvelike pogodila državna poduzeća u mojoj zemlji i nekoć je bila u stanju propasti, ali istovremeno se neki proizvođači, koje predstavljaju kineska privatna poduzeća, tiho pojavljuju i jačaju. Buduće kinesko tržište transmitera tlaka puno je novih nepoznanica.