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差壓傳感原理及選型上要注意的事項

發布時間: 2020-03-18 瀏覽個數: 325
差壓傳感器DPS(Differential Pressure Sensor)是一種用來測量兩個壓力之間差值的傳感器,通常用于測量某一設備或部件前后兩端的壓差,差壓傳感器DPS主要用于測量汽車發動機尾氣顆粒捕集器(DPF)前后通道的尾氣壓力差,為了達到排放標準的要求,通常的方法時在汽車尾氣排放部分放置捕集器,捕集尾氣中的微小顆粒。這種方法的缺陷是,廢氣排放通道會隨著捕集到顆粒的積聚而被漸漸堵塞。清除這些積聚顆粒的方法是在通道的某個位置或直接在尾氣中注入額外的燃油來提高廢氣的溫度,在捕集器中存在催化劑時,廢氣的高溫足以使積聚的顆粒燃燒并氣化。這個清潔過程被稱為“再生”過程。這個過程中有一個問題,“再生”過程太頻繁,會增加耗油量;間隔太長,則會降低發動機性能。因而,選擇合理的“再生”觸發時刻顯得非常重要,壓傳感器將壓力差信號送至ECU,ECU根據該壓力差判斷捕集器中顆粒的積聚程度,決定“再生”觸發時刻及額外燃料注入量。同時,ECU還可以通過控制EGR閥調節尾氣的溫度。
另外,差壓傳感器也可用于測量氣體流量、液位高低等、測量氣體流量方法,通過流量管壓力和大氣壓力的差值,得出流量管靜壓,靜壓的平方根與流量成正比,從而得出流量、液位高低測定方法,測量高低液面的壓差值,再根據液體密度,換算出液面高度。
差壓傳感器在使用中需要注意一些事項比如:被測介質不允許結冰,否則將損傷傳感器元件隔離膜片,導致變送器損壞,必要時需對變送器進行溫度保護,以防結冰;切勿用高于36V電壓加到變送器上,導致變送器損壞;在測量蒸汽或其他高溫介質時,其溫度不應超過變送器使用時的極限溫度,高于變送器使用的極限溫度必須使用散熱裝置;測量蒸汽或其他高溫介質時,應使用散熱管,使變送器和管道連在一起,并使用管道上的壓力傳至變壓器。當被測介質為水蒸氣時,散熱管中要注入適量的水,以防過熱蒸汽直接與變送器接觸,損壞傳感器;切勿用硬物碰觸膜片,導致隔離膜片損壞等
選型關鍵壓力應用的傳感器時,所需要注意的特性和考慮事項。
1、響應時間
差壓傳感器響應時間是另一個重要因素,特別是對于壓力控制和風洞應用。傳感器的響應時間(傳感器從響應一個施加壓力,到產生輸出信號的時間間隔)主要由傳感器感測元件采用的技術和電子元件決定。使用電容感測技術的隔膜通常響應非??焖?。它們通過傳感電容器兩端的電壓變化來檢測和測量壓力,電容器的一個極板是能夠反映施加壓力輕微變化的膜片。造成的電容變化會被傳感器的電子元件檢測到,該電子元件經過線性化、熱補償、調制,會輸出成比例的高水平信號。
差壓傳感器對快速響應時間的需求取決于應用。例如,在測量動態氣流速度變化的風洞應用中,傳感器的信號輸出隨著風速變化,因此需要快速的響應時間。對于大多數試驗臺、泄漏檢測和風洞應用,10-80毫米的響應時間通常是可以接受的。對于響應時間不那么重要的常規處理和監測應用,通常響應時間是若干秒鐘,而不是若干 毫秒。在設計系統時,理解壓力傳感器的響應時間需求是十分重要的,并不總是越快越好。如果傳感器響應速度過快,則有時快速傳感器會響應短暫的未過濾和不需要的系統噪聲或者湍流壓力波動。在這種情況下,過濾輸出信號可以衰減掉這些不需要的干擾。

2、過壓保護
差壓傳感器過壓保護和反向壓力保護一直是泄漏檢測系統制造商重視的問題。這些系統尋求在差壓和高靜態壓力應用中的小泄漏速率。泄漏檢測制造商始終希望測量越來越低的泄漏速率。由于泄漏速率與差壓直接成正比,這些制造商希望能夠測量越來越小的差壓。為實現該目標,需要將靜態測試壓力增加到更高。
3、振動
來自附近電機或者風扇的低頻振動也會對正確定位的傳感器造成影響。例如,充油傳感器中的液體可能會拾取低頻振動,并向隔膜施加一個慣性負載,這會被誤認為是過程壓力變化。為了避免這種振動效應,終用戶需要將傳感器安裝在遠端的安靜區域。同樣的,如果參考端口與大氣連通,則它需要連接到一個沒有振動噪聲和風的區域。對于風洞,由于安裝了一個皮托管,因此兩個壓力端口都可通過軟管或者半軟管連接到遠程安裝的傳感器,從而防止空氣擾動噪聲或者機械振動被傳導給傳感器。
4、管路壓力影響
除了過壓外,還需要考慮管路壓力的變化,特別是在靜態管路壓力較高的泄漏檢測應用中。管路壓力是施加到傳感器端口上的壓力。然而,靜態管路壓力的一些變 化可能會導致傳感器外形產生輕微的應力變形。這些應力反過來會改變傳感器的校準響應,影響傳感器的零點和量程。新一代的傳感器采用的設計可顯著降低靜態壓力對感測元件造成的應變。尋找具有額定低壓效應的傳感器。
5、響應時間
差壓傳感器響應時間是另一個重要因素,特別是對于壓力控制和風洞應用。傳感器的響應時間(傳感器從響應一個施加壓力,到產生輸出信號的時間間隔)主要由傳感器感測元件采用的技術和電子元件決定。使用電容感測技術的隔膜通常響應非??焖?。它們通過傳感電容器兩端的電壓變化來檢測和測量壓力,電容器的一個極板是能夠反映施加壓力輕微變化的膜片。造成的電容變化會被傳感器的電子元件檢測到,該電子元件經過線性化、熱補償、調制,會輸出成比例的高水平信號。
差壓傳感器對快速響應時間的需求取決于應用。例如,在測量動態氣流速度變化的風洞應用中,傳感器的信號輸出隨著風速變化,因此需要快速的響應時間。對于大多數試驗臺、泄漏檢測和風洞應用,10-80毫米的響應時間通常是可以接受的。對于響應時間不那么重要的常規處理和監測應用,通常響應時間是若干秒鐘,而不是若干 毫秒。在設計系統時,理解壓力傳感器的響應時間需求是十分重要的,并不總是越快越好。如果傳感器響應速度過快,則有時快速傳感器會響應短暫的未過濾和不需要的系統噪聲或者湍流壓力波動。在這種情況下,過濾輸出信號可以衰減掉這些不需要的干擾。
6、方向效應
不正確的安裝、振動、甚至系統維護都會導致差壓傳感器的方位變化,這被稱為方向效應。一直以來,方向效應對于其他類型的傳感技術都是個問題。即使是正確安裝的傳感器也會有邊緣重力效應,因為傳感器旋轉180度會從正重力變為負重力,從而造成2G的受力變化。這種情況下,傳感器無法將重力對其施加的力與通過壓力端口施加的力區分開來。因此,傳感器會將重力加權影響與端口壓力相結合,并發送錯誤的信號。對于填充了硅油或者其他隔離介質的傳感器,傳感器旋轉時的方向效應會更加明顯。這些傳感器的隔膜重量及填充液體的重量都會對差壓傳感器造成影響。同樣,傳感器無法測量到真正的壓力,會發送帶方位變化影響的錯誤值。
 
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