陶瓷電阻式壓力變送器原理及應(yīng)用

摘要:本文介紹了一種陶瓷電阻式壓力變送器的工作原理,、技術(shù)特點(diǎn)和指標(biāo),，論述了其技術(shù)優(yōu)勢(shì)和應(yīng)用前景.
一、前言
       壓力變送器是直接接觸被測(cè)介質(zhì)的現(xiàn)場(chǎng)儀表,，近年來(lái),，由于越來(lái)越多的生產(chǎn)工藝過(guò)程需要進(jìn)行自動(dòng)控制和集中檢測(cè)，所以壓力變送器的需求量逐年增多,，同時(shí)對(duì)產(chǎn)品的精度,、穩(wěn)定性和價(jià)格也提出了更高的要求.
       隨著新工藝、新材料,、新技術(shù)的出現(xiàn),，尤其是電子技術(shù)的迅速發(fā)展，相繼出現(xiàn)了電容式,、擴(kuò)散硅式等壓力變送器,，并在目前市場(chǎng)上占主導(dǎo)位置.我國(guó)一些企業(yè)或從國(guó)外廠家直接進(jìn)口成品，或引進(jìn)散件進(jìn)行組裝,，因而成本較高,，針對(duì)這一點(diǎn)，開發(fā)了陶瓷電阻式系列壓力變送器,，利用我國(guó)的生產(chǎn)工藝和技術(shù),，生產(chǎn)出新型的壓力變送器，滿足了市場(chǎng)上對(duì)產(chǎn)品性能價(jià)格比高的要求.
二,、傳感器性能
       陶瓷電阻式傳感器從陶瓷彈性膜片到厚膜應(yīng)變電阻都采用了陶瓷技術(shù)和厚膜工藝技術(shù)制作,，因而具有優(yōu)良的電氣性能和機(jī)械性能，適用于各個(gè)行業(yè)各種場(chǎng)合的測(cè)量介質(zhì).
傳感器主要技術(shù)指標(biāo):
(1)測(cè)量范圍:0-16kPa-25MPa
(2)工作電源:6一18VDC
(3)阻抗:4-5kΩ
(4)滿量程輸出:>30mV(工作電源12VDC)
(5)精度:線性<0.1%,、遲滯<0.1%,、重復(fù)性<0.1%
(6)零點(diǎn)溫漂:<0.02%F:S/C
(7)靈敏度溫漂:<0.02%F.S/C
三、陶瓷電阻式壓力變送器工作原理
       陶瓷電阻式壓力變送器包含有壓力敏感芯片,、信號(hào)處理電路以及相應(yīng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)組件.陶瓷芯片作為彈性元件,，利用厚膜工藝印刷并燒結(jié)在陶瓷膜片上的厚膜電阻為敏感電阻。在測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)，介質(zhì)壓力直接作用于膜片上,，使陶瓷膜片產(chǎn)生位移,，由于厚膜電阻具有壓阻效應(yīng)，所以這一位移使制作在該膜片上的電阻阻值發(fā)生變化,、且膜片位移產(chǎn)生的電阻變化量與輸人壓力成一定的線性關(guān)系,，這樣由電阻組成的惠斯登電橋即可檢測(cè)出這-_壓力信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)相連的電子部件進(jìn)行補(bǔ)償,、放大和轉(zhuǎn)換處理,，最后調(diào)試成為標(biāo)準(zhǔn)的電流信號(hào)(4~20mADC，0~10mADC,，12+8mADC),，這-信號(hào)可以接人工業(yè)儀表或計(jì)算機(jī)，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)過(guò)程的檢測(cè).
陶瓷壓阻式壓力變送器主要技術(shù)指標(biāo):
(1)量程0~16kPa一25MPa

四,、技術(shù)特點(diǎn)
       陶瓷電阻式壓力變送器的關(guān)鍵部件是傳感器,，它是采用高性能的陶瓷材料(Al2O,)，利用混合集成電路工藝制造的,，該工藝簡(jiǎn)單,、設(shè)計(jì)靈活，容易批量生產(chǎn),，并利于集成化,，所以制造成本低,，在價(jià)格上占有較大優(yōu)勢(shì),，每臺(tái)變送器售價(jià)僅為擴(kuò)散硅式變送器的1/2至1/3，電容式的1/4,、使用戶大大減少了該項(xiàng)投資.
       這種壓力變送器的被測(cè)介質(zhì)可直接作用于陶瓷膜片,，而擴(kuò)散硅式變送器需要與被測(cè)介質(zhì).之間加上隔離膜片，容易影響精度,，工藝難度增大.而陶瓷膜片本身具有較強(qiáng)的耐腐蝕性,所以可用于各種腐蝕性和非腐蝕性氣體和液體的測(cè)量.
       陶瓷電阻式壓力變送器在制作中,，由于采用了厚膜工藝的高溫?zé)Y(jié)技術(shù)，即厚膜電阻組成的電橋與陶瓷彈性體燒結(jié)為一體,，所以使變送器具有優(yōu)良的線性度,、遲滯性、重復(fù)性及高可靠性;同時(shí)又采用了溫度補(bǔ)償技術(shù),，使變送器工作在寬溫度區(qū)內(nèi),，尤其在較低環(huán)境溫度下，例如在-40℃左右,，可保證長(zhǎng)期,、可靠地工作，這一點(diǎn)是擴(kuò)散硅式變送器的.該變送器電路選用的是一種功能較強(qiáng)的變
送器專用電路,，其輸出為4-20mADC.0-20mADC和12±8mADC.電路元件簡(jiǎn)單,、調(diào)試方便,、負(fù)載能力較強(qiáng)，并具有保護(hù)功能.變送器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單,、體積小,、重量輕，并確保產(chǎn)品的密封性能,、抗振動(dòng)和抗沖擊性能,，小型.一體化的結(jié)構(gòu)在現(xiàn)場(chǎng)可方便地安裝和更換，為了適用于各種工作現(xiàn)場(chǎng),，變送器設(shè)計(jì)成防水型,、防爆型和液位型.
       這種變送器容易利用混合集成技術(shù)發(fā)展成為全集成化壓力變送器和智能化壓力變送器，滿足各行業(yè)自動(dòng)化的要求,，其發(fā)展前景較好.
五,、應(yīng)用
       陶瓷電阻式壓力變送器自投入市場(chǎng)以來(lái),以它獨(dú)特的綜合技術(shù)優(yōu)勢(shì)得到廣大使用單位的好評(píng)，至今已被國(guó)內(nèi)電力系統(tǒng),、化工系統(tǒng),、冶金系統(tǒng)、石化系統(tǒng)等上百家單位選用,，用戶普遍反應(yīng)該變送器價(jià)格低,、可靠性和穩(wěn)定性高,安裝方便.特別是在一些惡劣環(huán)境下，如溫度變化較大的現(xiàn)場(chǎng)和抗振動(dòng)要求較高的場(chǎng)合,，在已無(wú)其它產(chǎn)品可利用的情況下,，這種陶瓷電阻式壓力變送器顯示了它的特殊優(yōu)勢(shì)，倍受使用單位的重視.
       實(shí)踐證明,，這種新型的陶瓷電阻式壓力變送器不僅有傳統(tǒng)型壓力變送器的優(yōu)點(diǎn),，而且同國(guó)內(nèi)目前其它幾種類型的壓力變送器相比，其技術(shù)也很明顯,，它不但可以滿足和替代現(xiàn)有壓力變送器,，而且可以大量減小資金，從而使大批量使用這種性能價(jià)格比高的陶瓷電阻式壓力變送器成為可能.