三种国际主流的高稳定性压力变送器技术介绍

2020/4/8 3:19:09 人评论 次浏览 分类:变送器  文章地址:http://yunrun.com.cn/tech/2981.html

当前国际上主流的高稳定性压力变送器和差压变送器主要有金属电容式、单晶硅谐振式和单晶硅电阻式三种类型,昌晖仪表在本文对市场上这三种主流的压力变送器技术做介绍。

金属电容式压力变送器技术
金属电容式压力变送器技术是第一种,以美国工厂研发和生产的3051金属电容式压力/差压变送器为代表。它的工作原理为:外界压差传递到内部的金属电容极板,当极板发生位移后即产生电容量的变化,将这种电容量的变化通过电子电路收集、放大和软件补偿处理后,就得到压力信号的线性输出。金属电容式传感器技术由20世纪80年代开始就引入中国大陆以后,在国内得到了大规模的使用和推广。国内仪表制造商经过多年的研究和探索,至21世纪初多数厂家开始将这种变送器进行了小型化处理,体积大幅缩小,并且由模拟电路逐渐转变为了数字电路,最终实现准确度等级从0.5级提升到了0.1级,但这种改进没有根本性改变传感器的结构。后来美国罗斯蒙特工厂生产的新系列变送器,在原型号的基础上进行了改进,实现了结构隔离、悬浮、电路可靠性提升等大量的实质性改进,其测量稳定性较高,但是由于传感器采用的是金属电容结构件,其测量回差、静压性能上存在着一定的限制。


单晶硅谐振式压力变送器技术
单晶硅谐振式压力变送器技术是第二种,是由日本横河工厂研发和生产的单晶硅压力、差压变送器为代表。其工作原理为:外界压差传递到内部的单晶硅谐振梁,谐振梁在压力的作用下产生了一对跟随压力变化的差动的频率信号,将这对差动的频率信号通过电子电路收集、放大和软件补偿处理后,就得到压力信号的线性输出。日本单晶硅谐振式变送器技术,较之美国电容式传感器其生产过程中的制造成本控制有一定的优势。主要的优势体现在温度和静压补偿环节中,即:双谐振回路的原始差动信号输出,而此差动信号不受温度和静压的影响。因此,对于变送器的温度零位补正操作较为简便。但是由于放弃了对量程下的温度补偿,因此其量程精度略受影响。代国内川仪横河生产的EJA系列变送器就属于这种技术。


单晶硅电阻式压力变送器技术
单晶硅电阻式压力变送器技术是第三种,以德国、瑞士制造为代表的单晶硅电阻式压力、差压变送器为代表,也是目前昌晖仪表制造有限公司压力变送器采用的技术,其单晶硅压力变送器工作原理为:外界压差传递到内部的单晶硅全动态的压阻效应惠斯顿电桥。惠斯顿电桥在压力的作用下产生一个跟随压力变化的电压信号输出,将这个电压信号通过电子电路收集、放大和软件补偿处理后,就得到压力信号的线性输出。


这种单晶硅电阻式传感器的输出灵敏性高、信号量大、回差极小,并且电路设计较为简洁可靠。因此,国际上较多变送器制造厂商优先采用此方案进行高端变送器的研发和制造。较之金属电容式传感器和单晶硅谐振式传感器,单晶硅电阻芯片的应用具有较为特殊的工艺要求,主要表现在
硅芯片的无应力封装技术和硅薄膜的单向过载保护技术方面。

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