压力传感器是当感受到压力时,能把该压力转换成可用输出信号的器件。它属于传感器大家族中应用面很广的一类,几乎在所有行业都能见到。理解它的工作原理与类型划分,是正确使用它的前提;使用注意事项则与安装动作、介质条件直接相关。
从压电效应说起
通常使用的压力传感器多是利用压电效应制造的,因此也称作压电传感器。晶体是各向异性的,非晶体是各向同性的。某些晶体介质沿一定方向受到机械力作用发生变形时,会产生极化效应;机械力撤掉之后,又恢复到不带电的状态。所谓极化效应,就是指某些晶体在受到机械外力时内部出现带电的现象。压电式压力传感器就是根据这个效应研制出来的。
为什么压电式只能测动态压力
压电式传感器只能测量动态压力,不能用于静态测量场合。原因是机械外力产生的电荷要被保存下来才能形成可读的输出,而这要求测量回路的输入阻抗足够高;实际电路中电荷总会逐渐泄漏,静态压力下电荷泄漏完就没有信号了。这也是压电式适合测量脉动压力与冲击压力,而不适合长时间稳定压力测量的根本原因。
常见类型与适用场合
| 类型 | 原理 | 适用场合 | 局限 |
|---|---|---|---|
| 压电式 | 压电效应 | 脉动压力、冲击压力 | 不能测量静态压力 |
| 应变式 | 应变片电桥 | 静态与动态压力、通用工业 | 受温度影响,需要补偿 |
| 电容式 | 极板间距变化 | 微压、低压、长期稳定测量 | 成本相对较高 |
| 硅压阻式 | 半导体压阻效应 | 批量配套、中低压测量 | 温漂需要补偿 |
使用中的注意事项
使用前需要了解以下几项,否则容易造成设备故障或测量精度下降。要避免变送器与腐蚀性介质或温度过高的介质直接接触;导压管的安装位置应选在温度波动较小的场合;测量高温介质时必须在中间接冷凝器,避免变送器工作温度超出允许范围。
导压管内要保持畅通,不能让颗粒沉积。寒冷季节安装在室外的变送器要做好防冻措施,防止引压口内的液体结冰膨胀损坏传感器。接线时要把电缆穿过防水接头或挠性管,再把密封螺帽拧紧,防止液体沿电缆渗入壳体。
测量液体与气体压力时的取压口位置不同,这一点要区分清楚:测液体压力时取压口开在流程管道的侧面,避免渣滓沉淀;同时安装位置要避开其他液体的冲击,防止压力过大损坏传感器。测气体压力时取压口开在流程管道的顶端,变送器安装在管道上部,便于已经积聚的液体回流到管道中。
注意事项与做法对照
| 注意事项 | 正确做法 | 不做会怎样 |
|---|---|---|
| 介质温度 | 高温介质在中间加冷凝器 | 变送器超温,精度下降或损坏 |
| 介质腐蚀性 | 选合适的膜片材质或加隔离 | 膜片被腐蚀穿孔 |
| 导压管 | 保持畅通,位置避开温度剧变处 | 读数滞后、漂移 |
| 冬季防冻 | 室外安装加保温或伴热 | 引压口结冰膨胀,损坏器件 |
| 电缆防水 | 穿防水接头,拧紧密封螺帽 | 液体渗入壳体,绝缘下降 |
| 取压口位置 | 液体开侧面,气体开顶端 | 沉淀堵塞或积液影响读数 |
| 安装位置 | 避开液体冲击与脉动源 | 膜片疲劳,读数波动 |
压力传感器的选型与使用,关键是把介质、温度和取压位置这三件事处理到位。相关的安装动作与故障排查,可参考站内关于安装要点与使用注意事项的两篇内容,彼此互为补充。易测电气代理多个品牌的压力变送器与压力传感器,可协助核对现场条件。

