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压差传感器的巨大挑战

admin 阿尔法仪器 2020-10-26 601 125

压差传感器是压力测量的最高准则。当今市场上可用的压力传感器技术只能在有限程度上用作压差传感器。必须区分应用中两个不同压力的测量值与一般压力差。原则上,每个压力传感器都是压差传感器,因为要测量的压力是通过薄膜测量到环境压力(相对压力传感器)或定义的参考压力(绝对压力传感器)。

压差传感器最大的问题

今天使用的许多压差传感器都是基于测量由于压差引起的气流。压力差的结果是,在存在连接的情况下,平衡流量会在这些不同压力之间流动,直到压力差为零为止。然而,这些压差传感器的使用包括一定的补偿体积流量流动的先决条件。在许多应用中,这种效果是不希望的。压差传感器的另一个缺点是结构设计。可以测量非常小的压力差,但是可以进行测量的绝对压力非常低。例如,这意味着这些压差传感器 在1 bar的环境压力下测量几mbar的压差,但在明显更高的压力下会失败,因为所使用的传感器结构无法承受压力。因此,对于基于体积流量进行测量的压差传感器,总是需要在精确的测量值和绝对压力之间进行权衡。

在较高压力下测量压差

通常设计压差传感器,该压差传感器也可以在更高的绝对压力下进行测量,以使两个测量腔通过膜彼此分开。该分离膜用于容纳压敏电路。然而,挑战始终是这种分离膜与信号处理的连接,因为分离膜和环境必须承受压力。这意味着电缆布线或其他设计的任何开口都不得有明显的弱点,并可能在压力下破裂。因此,基于常规技术的压差传感器通常非常复杂且非常昂贵,并且很少使用。

替代解决方案

一种实现压差测量的非常规解决方案是使用两个相互匹配的压力变送器。使用两个测量设备的优点在于,它们通常对应于标准商品,而不必专门设计。压力变送器可用于几毫巴到几千巴的绝对范围,即它可以覆盖几乎所有绝对测量范围。如果这些压力变送器彼此匹配并且使用了它们的输出信号中的差异,则可以基于标准产品设计优化的压差系统。但是,对于此版本,至关重要的是必须测量压差,因为使用两个传感器会使测量不确定度加倍。此外,传感器的测量不确定度是针对测量范围而设计的。这意味着,例如,在5 bar FS的测量范围内,以mbar为单位的测量误差大于例如1 bar的测量范围。

使用压差变送器时,必须明确要解决的测量任务以及存在的测量精度和绝对压力要求。对于绝对压力较高且对压差精度要求不太高的应用,使用两个压力变送器可能会达到目标。

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