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如何為惡劣環(huán)境選擇重載壓力傳感器

2013/3/22 19:58:47

無論是為暖通空調(diào)系統(tǒng)的泵壓力提供反饋的液壓測量控制回路的壓力，或是測量冷卻液流動的壓力，重載傳感器均能夠輸出高電平信號。當前，設計工程師面臨著設計更加復雜的控制系統(tǒng)的巨大挑戰(zhàn)。這些系統(tǒng)依賴于比以往的系統(tǒng)提供更多的反饋信號。因此，設計工程師必需考慮滿足高精度、更低總體成本以及便于實施應用等要求的零部件。目前的控制系統(tǒng)多采用壓力開關來控制。這種開關圍繞一個設置點開閉，其輸出結果通常在一天結束時進行審查。這類系統(tǒng)主要用于監(jiān)控。與上述控制系統(tǒng)相比，使用壓力傳感器的系統(tǒng)能夠及時、精確地測量出壓力尖峰，從而在危險發(fā)生或控制系統(tǒng)失效之前發(fā)出警告。傳感器與計算機相連能夠測量出實際壓力，從而使用戶可以精確地進行監(jiān)測和系統(tǒng)控制。壓力數(shù)據(jù)一般用于動態(tài)測量系統(tǒng)性能、監(jiān)控使用狀態(tài)以及保證系統(tǒng)能效。使用傳感器的系統(tǒng)能夠提供更多、更有效的數(shù)據(jù)點。

簡而言之，重載壓力傳感器是一種具有外殼、金屬壓力接口以及高電平信號輸出的壓力測量裝置。許多傳感器配有圓形金屬或塑料外殼，外觀呈筒狀，一端是壓力接口，另一端是電纜或連接器。這類重載壓力傳感器常用于極端溫度及電磁干擾環(huán)境。工業(yè)及交通運輸領域的客戶在控制系統(tǒng)中使用壓力傳感器，可實現(xiàn)對冷卻液或潤滑油等流體的壓力測量和監(jiān)控。同時，它還能夠及時檢測壓力尖峰反饋，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)阻塞等問題，從而即時找到解決方案。

控制系統(tǒng)正日趨智能與復雜，傳感器技術也必須保持同步發(fā)展，以適應應用需求。需要進行信號調(diào)理和校準工作的傳感器時代已經(jīng)一去不復返了。在傳感器設計、實施至應用時，您再也無需為傳感器的功能問題而煞費心思了。鑒于傳感器是非常重要的壓力測量裝置，且市面上的傳感器款型多種多樣、質(zhì)量參差不齊，您必須慎重選擇。

可能性方案概覽

列出傳感器采購清單之前，查看各種應用方案非常重要。需考慮替代方案都有哪些，以及如何滿足自身設計的要求和規(guī)格。正如前所述，在過去幾十年里，主要由于設計復雜性的增加，控制和監(jiān)測系統(tǒng)發(fā)生了巨大變化。這些變化包括手動系統(tǒng)變?yōu)榛陔娮蛹夹g的控制系統(tǒng)、多零部件變?yōu)楦叨燃僧a(chǎn)品、更加關注成本問題。重載應用有多種解決方案，重載環(huán)境都有哪些？這里僅列舉一些具體實例，如具有較大溫度范圍的環(huán)境（如-40 °C至125 °C [-40 °F至257 °F]），有制冷劑、機油、制動液、液壓油等惡劣介質(zhì)以及使用壓縮空氣的環(huán)境。盡管上述溫度范圍及惡劣環(huán)境可能并非最極端環(huán)境，但它們代表了大多數(shù)的交通運輸及工業(yè)環(huán)境應用情形。

重載壓力傳感器可用于以下領域：

• 用于暖通/制冷空調(diào)應用，監(jiān)測系統(tǒng)性能，對壓縮機入口和出口壓力、屋頂冷水機組、制冷間、制冷劑回收系統(tǒng)以及壓縮機油壓進行控制。

• 用于空氣壓縮機，監(jiān)測壓縮機性能和效率，包括監(jiān)測壓縮機入口和出口壓力、過濾器壓降、冷卻水入口和出口壓力、以及壓縮機油壓等。

• 用于運輸工具應用，通過監(jiān)測氣動、輕載液壓、制動壓力、機油壓力、傳動裝置、以及卡車/拖車的氣閘等關鍵系統(tǒng)的壓力、液力、流量及液位來維持重載設備的性能。

市面上的傳感器款型多種多樣、質(zhì)量參差不齊，因此必須對備選產(chǎn)品進行仔細研究。具體應從可靠性、校準、零點補償、靈敏度以及總誤差范圍等方面對產(chǎn)品進行分析。

在暖通/制冷空調(diào)應用中，使用重載傳感器對壓縮機入口和出口壓力、屋頂冷水機組、以及其它回收和壓力系統(tǒng)進行控制

選型標準

與大部分電子產(chǎn)品一樣，傳感器的選型標準反映了重要的設計挑戰(zhàn)。系統(tǒng)設計要求具有穩(wěn)定性的傳感器以保證系統(tǒng)在任何時間和地點都能夠正常工作。系統(tǒng)的一致性同樣重要，從包裝箱內(nèi)取出的一個傳感器必須與箱內(nèi)其它任一個傳感器能夠互換使用，且產(chǎn)品性能必須與預定性能相同。第三個需考慮的標準是成本，它是一個無處不在的挑戰(zhàn)。由于電子設備智能化程度和精度日益提升，不得不更新解決方案中的老舊部件。其成本不單單取決于單個傳感器，而是取決于產(chǎn)品替代所帶來的整個成本。傳感器替代了哪些產(chǎn)品？替代之前是否要進行預校準或全補償?shù)炔僮鳎?/font>

為工業(yè)或交通運輸應用選擇傳感器時，請考慮以下因素：

       1) 可配置性
        使用每種傳感器時，需考慮裝置是標準化還是定制化產(chǎn)品？定制選項包括連接器、壓力接口、參考壓力類型、量程以及輸出形式等。不論是現(xiàn)貨或是配置型產(chǎn)品，所選產(chǎn)品是否容易滿足精確設計要求且能夠迅速供貨？在你設計產(chǎn)品時，能否快速得到樣品從而使產(chǎn)品上市時間不被推遲或受到影響？
       2) 總誤差范圍
       總誤差范圍 (TEB)（如下圖）是一種全面、清晰的重要測量參數(shù)。它提供了裝置在補償溫度范圍（40 °C至125 °C [-40 °F 至257 °F]）內(nèi)的真實精度，對于衡量產(chǎn)品的一致性以及確保產(chǎn)品的互換性非常關鍵。例如，總誤差范圍為±2%時，不管溫度是多少只要在既定范圍內(nèi)，也不管壓力是上升或下降，誤差總處于量程的2%以內(nèi)。

總誤差范圍的誤差組成

通常，制造商并不會在產(chǎn)品數(shù)據(jù)手冊上列出總誤差范圍，而是單獨列出各種誤差。各類誤差相加時（即總誤差范圍），總誤差范圍就會非常大。因此，總誤差范圍可作為選擇傳感器的重要選擇依據(jù)。

3) 質(zhì)量和性能
產(chǎn)品符合哪些性能標準？許多情況下，傳感器都是依據(jù)一或兩西格瑪公差制造的。但如果產(chǎn)品制造符合六西格瑪標準，其將具有高質(zhì)量、高性能以及一致性好等優(yōu)點，從而可被視為性能符合產(chǎn)品技術說明。

4) 其它考慮因素
選擇重載傳感器時，還應考慮以下因素：

       • 傳感器必須經(jīng)過補償、校準、放大，并且必須是成品——無需加配其它資源即可適應應用要求。
       • 自定義校準，或結合自定義輸出的自定義校準，應能夠輸出各種規(guī)定電壓，在不更改設計的情況下即可滿足設計規(guī)范要求。
       • 產(chǎn)品符合CE指令，滿足IP防護等級要求，具有長的平均失效時間，符合電磁兼容性要求，即便在惡劣環(huán)境中也具有較高的耐用性。
       • 寬泛的補償溫度范圍使同一裝置可應用在系統(tǒng)各個部分，應用領域更加廣泛。
       • 多種連接器和壓力接口使傳感器能夠滿足各種應用需求。
       • 體積小，使傳感器在安置時更加靈活
       • 傳感器應滿足ISO 9001等工業(yè)標準
       • 需考慮傳感器的總體成本，包括集成、配置及實施成本。

另一個需考慮的主要因素是設計和應用支持。在設計、開發(fā)、試驗及生產(chǎn)階段，是否有人能夠為設計工程師解答重要問題？供應商是否具有足夠的全球分支機構、產(chǎn)品和支持來協(xié)助客戶的設計直至全球化制造？

霍尼韋爾PX2系列重載壓力傳感器是一款可配置性高的新型壓力傳感器，其應用領域包括暖通空調(diào)、制冷、工業(yè)及運輸應用等。它結合壓阻式檢測和ASIC（專用集成電路）信號調(diào)理技術，即使在嚴苛環(huán)境下也能提供可靠性能。該傳感器在-40℃至125℃[-40 F至257F]的工作溫度范圍內(nèi)的總誤差范圍為±2%，并且其零點、靈敏度、溫度影響及非線性進行了完全校準和補償。

設計工程師通過使用完整的選型清單來選擇重載壓力傳感器，能夠根據(jù)真實、可檢驗的數(shù)據(jù)做出迅速健全的決策。目前的傳感器精度水平已經(jīng)遠遠超過幾年前的產(chǎn)品，因此設計工程師能夠快速選出不需更改即可使用的產(chǎn)品已顯得尤為重要。

作者信息
Ketan Mehta是霍尼韋爾傳感與控制部資深全球產(chǎn)品經(jīng)理，可發(fā)送郵件至ketan.mehta@honeywell.com或Jackie.dong@honeywell.com聯(lián)系。