Uvod
U prethodnom smo članku detaljno opisali klasifikaciju senzora tlaka prema referencama mjerenja, uključujući senzore apsolutnog tlaka, senzore nadtlaka i senzore diferencijalnog tlaka. Istražili smo njihova načela rada, scenarije primjene i ključne čimbenike odabira, postavljajući temelje za odabir pravog senzora tlaka. Ako niste pročitali prethodni dio, možetekliknite ovdjeda ga pročitam. Međutim, osim prema mjernoj referenci, senzori tlaka mogu se klasificirati i prema tehnologiji. Razumijevanje različitih tipova senzora tlaka prema tehnologiji može nam pomoći pronaći najprikladniji senzor visokih performansi za specifične primjene.
Odabir senzora tlaka prema tehnologiji ključan je jer različite tehnologije imaju značajne razlike u principima mjerenja, točnosti, vremenu odziva, temperaturnoj stabilnosti itd. Bilo da se radi o industrijskoj automatizaciji, medicinskim uređajima, zrakoplovstvu ili praćenju okoliša, odabir odgovarajuće vrste senzora tlaka može uvelike povećati pouzdanost i učinkovitost sustava. Stoga će ovaj članak istražiti načela rada, scenarije primjene te prednosti i nedostatke piezorezistivnih, kapacitivnih, piezoelektričnih, induktivnih i senzora tlaka s optičkim vlaknima, pomažući vam da napravite najinformiraniji izbor među mnogim opcijama.
Piezorezistivni senzori tlaka
Definicija i princip rada
Piezorezistivni senzori tlaka mjere tlak kroz promjene otpora uzrokovane primijenjenim tlakom. Princip rada temelji se napiezootporni učinak, gdje se otpor materijala mijenja kada se podvrgne mehaničkoj deformaciji (kao što je pritisak). Tipično, piezorezistivni senzori tlaka izrađeni su od silikonskih, keramičkih ili metalnih filmova. Kada se na te materijale primijeni pritisak, njihove promjene otpora pretvaraju se u električne signale.
Scenariji primjene
Piezorezistivni senzori tlaka naširoko se koriste u raznim industrijskim područjima, kao što su automobilska industrija, medicinski uređaji, kućanski aparati i industrijska automatizacija. U automobilskoj industriji mjere tlak ulja u motoru i tlak u gumama. U medicinskim uređajima koriste se za mjerenje krvnog tlaka i tlaka dišnog sustava. U industrijskoj automatizaciji, piezorezistivni senzori prate tlak u hidrauličkim i pneumatskim sustavima.
Piezorezistivni senzori tlaka serije XDB, kao što jeXDB315iXDB308serije, dodatno proširuju mogućnosti ovih aplikacija. Transmiteri tlaka serije XDB315 koriste visokoprecizne i visoko stabilne sanitarne dijafragme od difuznog silikonskog ravnog filma, koje imaju funkcije protiv blokiranja, dugotrajnu pouzdanost i visoku točnost, što ih čini posebno prikladnima za industrije s visokim sanitarnim zahtjevima, kao što su hrana i farmaceutski proizvodi. Transmiteri tlaka serije XDB308, s naprednom tehnologijom piezorezistivnog senzora i različitim opcijama izlaza signala, pružaju izvrsnu dugoročnu stabilnost, prikladnu za različite medije i okruženja kompatibilna sa SS316L.
Prednosti i nedostaci
Piezorezistivni senzori tlaka nude visoku točnost, dobru linearnost i brzo vrijeme odziva. Osim toga, obično su male veličine i prikladni za prostorno ograničene aplikacije. Međutim, ovi senzori također imaju neke nedostatke, kao što je osjetljivost na promjene temperature, što može zahtijevati temperaturnu kompenzaciju. Štoviše, njihova dugotrajna stabilnost u primjenama visokog tlaka možda neće biti tako dobra kao kod drugih vrsta senzora.
Kapacitivni senzori tlaka
Definicija i princip rada
Kapacitivni senzori tlaka detektiraju tlak mjerenjem promjena u kapacitetu uzrokovanih primijenjenim pritiskom. Ovi se senzori obično sastoje od dvije paralelne elektrodne ploče. Kada se primijeni pritisak, razmak između ovih ploča se mijenja, što rezultira promjenom kapaciteta. Promjena kapacitivnosti se zatim pretvara u čitljive električne signale.
Scenariji primjene
Kapacitivni senzori tlaka naširoko se koriste u sustavima za mjerenje razine tekućine, detekciju plina i vakuumske sustave. U mjerenju razine tekućine, oni određuju razinu mjerenjem promjena u visini tekućine. U detekciji plina mjere tlak i protok plina. U vakuumskim sustavima prate promjene unutarnjeg tlaka.
Kapacitivni transmiteri tlaka/diferencijalnog tlaka serije XDB602, s modularnim dizajnom mikroprocesora i naprednom tehnologijom digitalne izolacije, osiguravaju iznimnu stabilnost i otpornost na smetnje. Ugrađeni temperaturni senzori poboljšavaju točnost mjerenja i smanjuju temperaturni pomak, zajedno s robusnim mogućnostima samodijagnostike, što ih čini idealnim za visokoprecizne primjene u industrijskoj automatizaciji i kontroli procesa.
Prednosti i nedostaci
Kapacitivni senzori tlaka nude visoku osjetljivost, nisku potrošnju energije i dobru temperaturnu stabilnost. Osim toga, njihova jednostavna struktura daje im dug životni vijek. Međutim, oni su osjetljivi na promjene vlažnosti i mogu zahtijevati dodatnu zaštitu u okruženjima visoke vlažnosti. Nadalje, kapacitivni senzori možda neće dobro raditi u visokotlačnim aplikacijama.
Piezoelektrični senzori tlaka
Definicija i princip rada
Piezoelektrični senzori tlaka mjere tlak pomoću piezoelektričnog učinka, gdje određeni kristalni materijali stvaraju električne naboje kada su podvrgnuti mehaničkom pritisku. Ovi materijali obično uključuju kvarc, barijev titanat i piezoelektričnu keramiku. Kada se primijeni pritisak, proizvode električne signale proporcionalne primijenjenom tlaku.
Scenariji primjene
Piezoelektrični senzori tlaka naširoko se koriste u dinamicimjerenje tlaka, kao što su ispitivanje udarom, istraživanje eksplozije i mjerenje vibracija. U zrakoplovnoj i automobilskoj industriji mjere tlak izgaranja motora i udarne valove. U industrijskoj automatizaciji prate vibracije i mehanička opterećenja.
Prednosti i nedostaci
Piezoelektrični senzori tlaka nude visokofrekventni odziv, dobre dinamičke performanse i visoku osjetljivost, što ih čini prikladnima za mjerenje brzo promjenjivih tlakova. Međutim, ne mogu se koristiti za mjerenje statičkog tlaka jer ne mogu održati naboj tijekom vremena. Također su osjetljivi na promjene temperature i mogu zahtijevati temperaturnu kompenzaciju.
Induktivni senzori tlaka
Definicija i princip rada
Induktivni senzori tlaka detektiraju tlak mjerenjem promjena induktiviteta uzrokovanih primijenjenim pritiskom. Ti se senzori obično sastoje od induktivne zavojnice i pomične jezgre. Kada se primijeni pritisak, mijenja se položaj jezgre, mijenjajući induktivitet zavojnice. Promjena induktiviteta zatim se pretvara u čitljive električne signale.
Scenariji primjene
Induktivni senzori tlaka uglavnom se koriste u visokotemperaturnim okruženjima i teškim industrijskim uvjetima, kao što su nadzor tlaka u turbinama i visokotemperaturni fluidni sustavi. U industriji nafte i plina mjere tlak u bušotini. U industrijskoj automatizaciji prate tlak visokotemperaturnih plinova i tekućina.
Prednosti i nedostaci
Induktivni senzori tlaka nude dobru temperaturnu stabilnost i visoku točnost, pogodni za visoke temperature i oštra okruženja. Njihova robusna struktura osigurava dugotrajnu pouzdanost. Međutim, ovi senzori su relativno veliki i možda nisu prikladni za prostorno ograničene aplikacije. Dodatno, njihova brzina odziva je relativno spora, što ih čini manje prikladnima za brzo mijenjanje mjerenja tlaka.
Senzori tlaka od optičkih vlakana
Definicija i princip rada
Senzori tlaka od optičkih vlakana detektiraju tlak mjerenjem promjena u svjetlosnim signalima uzrokovanim primijenjenim pritiskom. Ovi senzori koriste varijacije u intenzitetu svjetla, fazi ili valnoj duljini unutar optičkog vlakna kako bi odražavali promjene tlaka. Kada se vlakno pritisne, njegova fizička svojstva se mijenjaju, mijenjajući svjetlosne signale.
Scenariji primjene
Senzori tlaka od optičkih vlakana naširoko se koriste u medicini, nadzoru okoliša i istraživanjima nafte. U medicini mjere krvni tlak i unutarnji tjelesni tlak. U nadzoru okoliša otkrivaju pritiske oceana i podzemnih voda. U istraživanju nafte mjere tlak tijekom procesa bušenja.
Prednosti i nedostaci
Senzori tlaka od optičkih vlakana nude otpornost na elektromagnetske smetnje, prikladnost za mjerenja na velikim udaljenostima i visoku osjetljivost. Njihova svojstva materijala omogućuju im stabilan rad u teškim uvjetima. Međutim, ovi senzori su skupi, a njihova ugradnja i održavanje složeni. Također su osjetljivi na mehanička oštećenja, zahtijevaju pažljivo rukovanje i zaštitu.
Razumijevanjem principa rada, scenarija primjene te prednosti i nedostataka različitih tipova senzora tlaka po tehnologiji, možemo napraviti bolje informirane izbore za specifične primjene, osiguravajući da odabrani senzori ispunjavaju zahtjeve i poboljšavaju pouzdanost i učinkovitost sustava.
Vrijeme objave: 12. srpnja 2024