壓力傳感器的選擇與應(yīng)用

1.3 精 度

壓力傳感器可用作壓力計(jì)量元件或作敏感元件進(jìn)而進(jìn)行自動(dòng)控制。特別對(duì)前一用途，對(duì)它提出比較高的精度要求。由于用半導(dǎo)體芯片制成的壓力傳感器的精度受溫度的影響，因此應(yīng)注意傳感器的使用溫度范圍。

靜態(tài)精度是指某一特定溫度（室溫25 ℃） 下應(yīng)達(dá)到的精度?？梢苑譃樗臋n：0101 - 011 %FS 為超高精度：011 - 1 %FS 為高精度：1 - 2 %FS 為普通精度；2 - 10 %FS 為低精度。

全溫度范圍精度是指壓力傳感器在整個(gè)使用溫度范圍內(nèi)都應(yīng)達(dá)到的精度。同樣可以分為四檔：

0101 - 011 %FS;011 - 1 %FS;1 - 2 %FS;2 - 10 %FS. 靜態(tài)精度達(dá)到011 - 1 %FS ,也許全溫度范圍精度只夠1 - 2 %FS ,甚至只夠2 - 10 %FS.

對(duì)使用者來(lái)說(shuō)，往往希望壓力傳感器的精度越高越好。但是壓力傳感器達(dá)到高精度時(shí)，必然在制作過(guò)程中增添了許多附加工藝以及校淮過(guò)程和補(bǔ)償技術(shù)，相應(yīng)成本提高了，當(dāng)然其售價(jià)也隨之大幅度增加。因此應(yīng)根據(jù)壓力傳感器實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)合和要求，提出合理的精度要求及相應(yīng)的溫度范圍。

1.4 電學(xué)要求

一般普通壓力傳感器的輸出為模擬信號(hào)，近距離滿量程輸出電壓可達(dá)100 - 150mV ,輸出電流為0- 0101mA. 遠(yuǎn)距離輸出信號(hào)電壓便會(huì)衰減，應(yīng)采用電流信號(hào)輸出。經(jīng)壓力變送器將電流放大后可以輸出20mA 以下的電流信號(hào)。這樣，價(jià)格就成倍增加。

另外，只有經(jīng)過(guò)A/ D 和V/ F 變換后才能得到數(shù)字信號(hào)和頻率信號(hào)。

恒流源和恒壓源都是通常傳感器采用的兩種激勵(lì)源。兩種激勵(lì)方法是有區(qū)別的，其作用不同。

恒流源激勵(lì)有利于熱靈敏度漂移的補(bǔ)償作用。

因?yàn)闃虮垭娮杵鞯臏囟认禂?shù)為正，而靈敏度溫度系數(shù)為負(fù)。恒流源激勵(lì)時(shí)的輸出信號(hào)電壓的溫度系數(shù)是兩者的代數(shù)和。而恒壓激勵(lì)不能直接提供靈敏度溫度補(bǔ)償效果。但用恒壓源激勵(lì)時(shí)可在橋外串接熱敏電阻或二極管以補(bǔ)償熱靈敏度漂移。用恒流源激勵(lì)時(shí)，這種靈敏度補(bǔ)償方法便不起作用。可見(jiàn)，恒壓源激勵(lì)和恒流源激勵(lì)相互之間不能隨意互換。

一般精度測(cè)量時(shí)用恒流源激勵(lì)。恒壓源激勵(lì)時(shí)，測(cè)量的精度取決于恒壓源穩(wěn)壓器件的精度。

另外，又可將壓力傳感器的激勵(lì)電源分為正比激勵(lì)和固定激勵(lì)。前者是將壓力傳器電橋直接接到電源上，當(dāng)電源改變時(shí)，壓力傳感器的靈敏度和零點(diǎn)都隨之發(fā)生變化。后者內(nèi)部有一個(gè)參照電壓，壓力傳感器電橋由參照電壓供電激勵(lì)。參考電壓是恒定的，與電源電壓無(wú)關(guān)。只要電源電壓在一指定電壓范圍內(nèi)變化，參照電壓不變。因而傳感器的輸出不變，不受電源電壓的影響。

壓力傳感器可以用電池供電，但更普遍的是采用直流穩(wěn)壓電源技術(shù)。電池供電時(shí)噪聲小，但隨電池使用，供電電壓逐漸降低，特別是當(dāng)傳感器用正比激勵(lì)時(shí)，靈敏度便逐漸減小。這就會(huì)造成讀數(shù)不準(zhǔn)。因此要采用補(bǔ)償辦法（例如壓力傳感器和A/ D 變換器共用一個(gè)電池供電） ,或者使用低功耗、小電流的壓力傳感器，長(zhǎng)壽命電池，或者測(cè)量壓力時(shí)接上電源，測(cè)量完畢后，將電池關(guān)閉節(jié)省電能。換上新電池后，壓力傳感器需要重新校準(zhǔn)標(biāo)定。這是因?yàn)椴煌铺?hào)的電池其電動(dòng)勢(shì)、內(nèi)阻都存在一定的差異。壓力傳感器的電橋激勵(lì)電壓的變化會(huì)造成靈敏度的改變。

1.5 作業(yè)方式

作業(yè)方式也是需要考慮的重要問(wèn)題。例如傳感器用于氣體壓力的測(cè)量與液體壓力的測(cè)量時(shí)情況便不同。氣體是可壓縮流體，增奪時(shí)會(huì)貯存一定的壓縮能，減壓時(shí)又以動(dòng)能釋放出來(lái)，給傳感器彈性膜施加沖擊波。要求壓力傳感器有較大的過(guò)載能力。液體是不可壓縮流體，在壓力傳感器安裝時(shí)，擰緊螺拴又無(wú)可壓縮空間則可使液體壓力升高超過(guò)彈性膜的耐壓極限，導(dǎo)致彈性膜破裂。由于這種情況屢屢發(fā)生，也要求壓力傳感器有較大的過(guò)壓能力。

壓力傳感器的工作環(huán)境惡劣時(shí)，例如有大的振動(dòng)、沖擊，大的電磁干擾，對(duì)傳感器提出更為嚴(yán)格的要求。不僅過(guò)壓能力強(qiáng)，而且要求機(jī)械密封可靠，防松動(dòng)，傳感器安裝正確。傳感器自身的引線、引腳以及外導(dǎo)線都應(yīng)加以電磁屏蔽，并將屏蔽良好接地。

此外，應(yīng)考慮壓力傳感器與所測(cè)流體介質(zhì)的相容性問(wèn)題。例如傳感器的彈性膜結(jié)構(gòu)應(yīng)與腐蝕性介質(zhì)相隔開(kāi)，此時(shí)采有不銹鋼波紋套傳感器，傳感器內(nèi)用硅油作傳壓介質(zhì)。傳感器檢測(cè)易燃、易爆介質(zhì)壓力時(shí)，使用小激勵(lì)電流，防止彈性膜破裂時(shí)產(chǎn)生火花、火星，并增加壓力傳感器外套的耐壓能力。