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传感器运行理论

传感器理论OMEGA工业测量是传感器和测压元件可靠的供应商,它为大量的过程控制提供高质量的数据。为使压力传感器和测压元件能给客户提供需要的信息,过程中的压力或力必须到达传感元件。传感元件对过程中的力或压力做出反应,生成一个可被读数装置或数据采集装置解读的输出信号。因此,传感元件是传感器或测压元件的核心部分。

测量系统

该测量系统是由含四个应变片的传感元件组成。应变片配置在含四个对等电阻器(如图2中的R1至R4所示)的单臂电桥中。当施加应变时,四个应变片同等发生跟应变成比例的变化。输入的力或应变越多,输出就越大。一个单臂电桥设备需要四条金属丝来连接,即正负激励,和正负传感输出。

对于一个典型的压力传感器,膜片的偏差产生一个应变片输入。依靠应变片技术,输出可从1到3毫伏每伏(mV/V),多至10到30 mV/V。为计算您的满量程输出,您可以把传感器的输出乘以设备使用的电源电压。例如,对于一个3 mV/V的传感器,如果我们采用10伏DC作为我们的激励电压,我们将预期得到3mv/V x 10 V = 30 mv的满量程。
Figure 1
图1.
 
Figure 2
图2.
 
Figure 3
图3.
Typical Reaction of Diaphragm When Pressure is Applied.

示例

这种传感器理论的一个极好例子是PX4600。客户尝试测量的来自过程的压力将通过接入端口带至膜片元件。压力将会引起膜片的偏差,并在膜片的另一面对单臂电桥布置加压,生成一个mV/V输出。该毫伏信号被可接收毫伏信号的设备读出,或者被放大器或者信号调整器读出以进行进一步的信号处理。

PX409-USBH在电缆的末端有一个USB连接头,可直接连接至手提电脑。机载电子设备把信号传输至一个方便、易于使用的通信协议中。为获取即插即用的体验,可至我们网站下载免费的软件。您还可把一个装置连接至手提电脑,这样当给传感器供电时,就可在电脑上显示和收集信息。
PX4600
图4.
Example of Wheatstone Bridge Sensing Element on a Board Mountable Transducer.
PX409-USBH
图5.
 
 
dpg409
图6.
DPG409
DPG409数字压力计在无线传输器的型号中采用了数字输出,这样不需信号线就可远程获取读数。一个无线接收器将接收信号,并显示或记录数据。

传感器类型

Figure 7
图7.
未放大型
大部分测压元件都具有未放大的输出。未放大的输出在较小且无法安装信号电子设备的装置中很常见,在电子设备很难正常运行的极端环境中也十分常见。PX1004和PX1005就是这样未放大的类型,它们是专为超高或超低工作温度设计的。未放大的传感器具有相对较小的传输距离,一般不超过20-30英尺,这是因为信号强度太弱,而且易受周围环境电磁噪声的干扰。
Figure 8
图8.
放大型
放大型的传感器利用内部信号电子设备,产生一个更强大的信号。这使得它们不易受到环境噪声的干扰且能传输较远的距离到达它们的接收装置。带内部放大器的传感器因其内部的信号电子设备有温度限制,因此具有较小的操作温度。

电流输出传感器可以把放大的信号进行远达1000英尺的传送,且仍具有较高的精度。一般而言,电压输出传感器可以在100英尺范围内可保证精度。

数字型
以输出分类的第三种传感器是数字输出传感器。这种输出有提供最低噪声和最长传输距离的潜力。这类传感器有多种类型可供选择,如DPG409、PX409-USBH或RS485设备。

精度考虑

Figure 9
图9.
典型5点校准
综合误差范围
若把所有明确的误差来源都考虑在内,比如振动、温度或湿度,就能得到该任何输出类型的最大偏差范围。该偏差通常以额定输出的百分比来表示。
Figure 10
图10.

静态精度
在线性度、滞后性和重复性的联合效应下,静态精度以范围的±%来表示,并且根据BSL(最佳直线性)而定。

BSL(最佳直线性)
最佳直线型是选取偏离基准线最大偏离值的中间值。要确定最佳直线,首先需要建立一条0位至满量程的基准直线。然后,再选择0位至满量程中的多个点位,这些测量值可能会偏离这条基准直线。从这些测量点中选出一条与基准直线斜率相同的直线,并且选取最大偏差值的中间值,这条直线就是最佳直线。最佳直线具有良好的线性关系。
非线性
校准曲线和空载到额定输出直线之间的最大偏差就是非线性。它以额定输出的百分比表示,并且只在增加的压力负荷上测量。

滞后性
滞后性就是从两个相反方向施加同一压力的输出读数的最大差异。通过比较从低压获取的和从高压获取的输出压力值,可决定滞后性。这两个读数越靠近,则滞后性越低。该误差很难修正。

重复性
重复性是同一负载在同一环境条件下反复测量的输出读数的最大差异。读数越接近,则重复性越好。该误差不能被修正。

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压力传感器 | 技术参考
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