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十分钟了解压力传感器

  上次我们了解温度传感器,这次我们来聊聊另一种很重要的传感器--压力传感器。

  压力传感器是工业中最为常用的一种传感器,因为就像血压是一个人是否健康的重要数据,压力值对于工业生产一样不可或缺。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,。

  压力传感器通常用于是测量气体和液体的压强(其实叫压强传感器更准确,但大家都已经约定俗成了)

  因为测量的压强,所以压力传感器的单位一般是Pascal,即牛顿每平方米,因为Pascal太小,而使用Bar和 PSI 磅/平方英寸会更常见。而atm则是一个标准大气压。

  pascal/Bar/PSI之间的换算

  朋友们可能在胎压仪更常见到这Bar和PSI单位,是的,胎压仪就是一个压力传感器。

  胎压仪

  大多数压力传感器都是基于压电效应,就是将压力值转换为电信号。由于这个原因,这些通常也被称为压力变送器。使用的两个常用信号是4~20毫安信号和0~10伏特。

  因为有朋友留言,这里我们顺便说明一下传感器和变送器的区别

  传感器是将要测量的物理量转为电信号,这些信号通常都很小,需要经过放大才能转换为我们需要的4-20mA、0-10V等相关工业信号。

  简单说传感器是变送器的核心,而变送器是包含了传感器和放大电路,能输出工业电信号的器件。

  因此我们在工业中,更多的说是XX变送器,比如温度变送器、压力变送器等。

  我们在行业中经常使用三种压力类型

  •   绝对压力 Absolute Pressure
  •   表压力 Gauge Pressure
  •   差压力 Differential Pressure

  绝对压力:是指相对于绝对真空所测量到的压力,绝对真空的压力是0 pascal/0PSI/0Bar

  表压力:则是参考大气压进行测量的。一个标准大气压通常为10372Kpascal/1atm。

  差压力:就如名字一样,是两个压力值差。

  在工业中,压力传感器用于各种工艺。最常见的用途是测量蒸汽压力。蒸汽通常用于过程加热,而锅炉则是产生蒸汽最主要的设备。锅炉系统上的压力传感器可以用于多种目的。

  工业锅炉

  首先也是最明显的是观察和监测压力,用为释放蒸汽并调节其压力的重要依据。蒸汽会在容器中形成压力并变得危险(比如高压锅)。我们可以使用压力传感器作为输入装置来打开和关闭控制阀保持压力和蒸汽流量的调节。这只需要在PLC中的简单编程就可以实现这一点。

  在许多工业过程中,压力传感器也安装在过滤器旁边。具体过程是如果过滤器开始堵塞,流量将减少。随着液体流量减少,压力可以增加或减少,具体取决于监测过滤器的哪一侧。通过压力来判断过滤器是否堵塞,是否需要清洁或更换。

  工业过滤器

  特殊点的用途是使用压力传感器作为液位传感器。

  在敞口水箱中,可以通过测量得到的压力,在通过简单的计算,已知液体的比重,就能算出液位高度,再已知水箱的体积就可以确定有多少液体。

  如果水箱是密闭的,例如锅炉,则要通过差压传感器来测量差压力,才能计算出液位高度。安装会较为麻烦,但它仍然是一个可行的选择。

  (当然通过这种方法测液位的误差会比较大,在精度要求不高的场合是可以使用的)

  由于有各种不同类型的压力(绝对压力、差压力、表压力),所以了解那些会影响到传感器使用的因素是很重要的一件事。了解接触到传感器为液体或气体,是否腐蚀就显得很重要。做为流体测量所使用的传感器,当待测流体有可能损坏传感器时,其应用就不同于那些普通的传感器。其它的重要的因子是测量范围(以bar、psi、Atm等单位来表示)。在能够维持测量规格精确度要求下,传感器可以量测的压力范围。以及测量范围是单极性(压力或真空)或双极性。例如要测量低于大气的压力值(蒸发塔),如果使用表压力传感器就会出现负值,给计算和控制都带来麻烦。这种情况使用绝对压力传感器就方便很多。

  另外“过压力”(over pressure)或“试验压力”(proof pre-ssure)( 传感器可以接受而不招致损坏的最大压力)在传感器的选择中相当的重要。对于操作温度范围的了解也很重要。待测的液体或气体物质的温度,绝不能超过传感器的操作温度范围。

  按照品牌则有:

  西门子、罗斯蒙特、霍尼韦尔、E+H等,并且现在绝大部分的仪表都是支持HART协议。

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