Tipos de transmissores de pressão

Apresentação simples do transmissor de pressão

Como um sensor de pressão cuja saída é um sinal padrão, um transmissor de pressão é um instrumento que aceita uma variável de pressão e a converte em um sinal de saída padrão em proporção. Ele pode converter os parâmetros de pressão física de gás, líquido, etc. sentidos pelo sensor de célula de carga em sinais elétricos padrão (como 4-20mADC, etc.) para fornecer instrumentos secundários, como alarmes indicadores, registradores, reguladores, etc. para medição e indicação e regulação de processo.

A classificação dos transmissores de pressão

Normalmente os transmissores de pressão dos quais falamos são divididos de acordo com o princípio:
Transmissores de pressão capacitivos, transmissores de pressão resistivos, transmissores de pressão indutivos, transmissores de pressão semicondutores e transmissores de pressão piezoelétricos para medição de alta frequência. Entre eles, os transmissores de pressão resistivos são os mais usados. O transmissor de pressão capacitivo leva o transmissor 3051S da Rosemount como um representante de produtos de ponta.

Os transmissores de pressão podem ser divididos em metal, cerâmica, silício difuso, silício monocristalino, safira, filme pulverizado, etc. de acordo com os componentes sensíveis à pressão.

• O transmissor de pressão de metal tem baixa precisão, mas tem pouca influência na temperatura e é adequado para áreas com ampla faixa de temperatura e baixos requisitos de precisão.
• Sensores de pressão de cerâmica têm melhor precisão, mas são mais afetados pela temperatura. A cerâmica também tem a vantagem de resistência ao impacto e à corrosão, que podem ser usadas no campo de resposta.
• A precisão da transmissão de pressão do silício difuso é muito alta, e a deriva de temperatura também é grande, então a compensação de temperatura é geralmente necessária antes que ele possa ser usado. Além disso, mesmo após a compensação de temperatura, a pressão acima de 125°C não pode ser medida. No entanto, em temperatura ambiente, o coeficiente de sensibilidade do silício difuso é 5 vezes maior que o da cerâmica, então ele é geralmente usado no campo de medição de alta precisão.
• O transmissor de pressão de silício monocristalino é o sensor mais preciso na prática industrial. É uma versão atualizada do silício difuso. Claro, o preço também é atualizado. Atualmente, a Yokogawa do Japão é a representante no campo da pressão de silício monocristalino.
• O transmissor de pressão de safira não é sensível a mudanças de temperatura e tem boas características de trabalho mesmo em condições de alta temperatura; a safira tem resistência à radiação extremamente forte; sem desvio de pn; pode funcionar normalmente nas piores condições de trabalho e é confiável. Alto desempenho, boa precisão, erro mínimo de temperatura e alto desempenho geral de custo.
• O transmissor de pressão de película fina de pulverização catódica não contém nenhum adesivo e mostra maior estabilidade e confiabilidade a longo prazo do que o sensor de extensômetro pegajoso; é menos afetado pela temperatura: quando a temperatura muda 100 ℃, o desvio zero é de apenas 0,5%. Seu desempenho de temperatura é muito superior ao sensor de pressão de silício de difusão; além disso, pode entrar em contato diretamente com meios corrosivos em geral.

Princípios dos diferentes tipos de transmissores de pressão

• O princípio do transmissor de pressão capacitivo

Quando a pressão atua diretamente na superfície do diafragma de medição, o diafragma produz uma pequena deformação. O circuito de alta precisão no diafragma de medição transforma essa pequena deformação em uma tensão altamente linear proporcional à pressão e proporcional à tensão de excitação. Sinal e, em seguida, use um chip dedicado para converter esse sinal de tensão em um sinal de corrente de 4-20 mA padrão da indústria ou sinal de tensão de 1-5 V.

• O princípio do transmissor de pressão de silício difuso

A pressão do meio medido atua diretamente no diafragma do sensor (geralmente um diafragma 316L), fazendo com que o diafragma produza um microdeslocamento proporcional à pressão do meio, alterando o valor da resistência do sensor e detectando-o com um circuito de Wheatstone. Essa alteração converte e emite um sinal de medição padrão correspondente a essa pressão.

• Princípio do transmissor de pressão de silício monocristalino

Sensores de pressão piezoresistivos são construídos usando o efeito piezoresistivo do silício monocristalino. A pastilha de silício monocristalino é usada como elemento elástico. Quando a pressão muda, o silício monocristalino produz tensão, de modo que a resistência à tensão diretamente difundida nele produz uma mudança proporcional à pressão medida, e então o sinal de saída de tensão correspondente é obtido pelo circuito de ponte.

• Princípio do transmissor de pressão cerâmico

A pressão atua diretamente na superfície frontal do diafragma cerâmico, causando uma leve deformação do diafragma. O resistor de filme espesso é impresso na parte de trás do diafragma cerâmico e conectado a uma ponte de Wheatstone (ponte fechada) devido ao efeito piezoresistivo do varistor. A ponte gera um sinal de tensão altamente linear proporcional à pressão e proporcional à tensão de excitação. Geralmente usado para medição de pressão de compressores de ar, mais cerâmicas são usadas.

• Princípio do transmissor de pressão do extensômetro

Os transmissores de pressão de extensômetro mais comumente usados são extensômetros de resistência de metal e extensômetros semicondutores. O extensômetro de resistência de metal é um tipo de dispositivo sensível que converte a mudança de tensão na peça de teste em um sinal elétrico. Existem dois tipos de extensômetro de fio e extensômetro de folha metálica. Normalmente, o extensômetro é firmemente ligado à matriz de tensão mecânica por meio de um adesivo especial. Quando a matriz é submetida a uma mudança de tensão, o extensômetro de resistência também se deforma, de modo que o valor de resistência do extensômetro muda, de modo que a tensão aplicada ao resistor muda. Os transmissores de pressão de extensômetro são relativamente raros no mercado.

• Transmissor de pressão de safira

O transmissor de pressão de safira usa o princípio de funcionamento de resistência à deformação, adota componentes sensíveis de silício-safira de alta precisão e converte o sinal de pressão em um sinal elétrico padrão por meio de um circuito amplificador dedicado.

• Transmissor de pressão de filme de pulverização catódica

O elemento sensível à pressão de pulverização catódica é fabricado por tecnologia de microeletrônica, formando uma ponte de Wheatstone firme e estável na superfície do diafragma elástico de aço inoxidável. Quando a pressão do meio medido atua no diafragma elástico de aço inoxidável, a ponte de Wheatstone do outro lado produz um sinal de saída elétrica proporcional à pressão. Devido à sua boa resistência ao impacto, os filmes pulverizados são frequentemente usados em ocasiões com impactos de pressão frequentes, como equipamentos hidráulicos.

Precauções na seleção do transmissor de pressão

• Seleção do valor da faixa de pressão do transmissor:

Primeiro determine o valor máximo da pressão medida no sistema. Em geral, você precisa selecionar um transmissor com uma faixa de pressão que seja cerca de 1,5 vezes maior que o valor máximo, ou deixar a faixa de pressão normal cair no transmissor de pressão. 1/3~2/3 da faixa normal também é um método comum.

• Que tipo de meio de pressão:

Líquidos viscosos e lamas bloquearão as portas de pressão. Solventes ou substâncias corrosivas destruirão os materiais no transmissor que estão em contato direto com essas mídias.
O material do transmissor de pressão geral que entra em contato com o meio é aço inoxidável 316. Se o meio não for corrosivo para o aço inoxidável 316, então basicamente todos os transmissores de pressão são adequados para medir a pressão do meio;
Se o meio for corrosivo para aço inoxidável 316, um selo químico deve ser usado, e a medição indireta deve ser usada. Se o tubo capilar preenchido com óleo de silicone for usado para guiar a pressão, ele pode evitar a corrosão do transmissor de pressão e prolongar a vida útil do transmissor de pressão.

• Quanta precisão o transmissor precisa:

A precisão é determinada por: não linearidade, histerese, não repetibilidade, temperatura, escala de deslocamento zero e temperatura. Quanto maior a precisão, maior o preço. Geralmente, a precisão do transmissor de pressão de silício difuso é de 0,5 ou 0,25, e o transmissor de pressão de silício capacitivo ou monocristalino tem uma precisão de 0,1 ou mesmo 0,075.

• Conexão do processo do transmissor:

Geralmente, os transmissores de pressão são instalados em tubos ou tanques. Claro, uma pequena parte deles é instalada e usada com medidores de vazão . Normalmente, há três formas de instalação de transmissores de pressão: rosca, flange e braçadeira. Portanto, antes de selecionar o transmissor de pressão, a conexão do processo também deve ser considerada. Se for rosqueado, é necessário determinar a especificação da rosca. Para flanges, é necessário considerar as especificações do flange do diâmetro nominal.

Introdução à indústria de transmissores de pressão

Cerca de 40 países ao redor do mundo estão envolvidos na pesquisa e produção de sensores, dos quais os Estados Unidos, Japão e Alemanha são as regiões com a maior produção de sensores. Os três países juntos respondem por mais de 50% do mercado mundial de sensores.

Hoje em dia, o mercado de transmissores de pressão no meu país é um mercado maduro com alta concentração de mercado. No entanto, a posição dominante são os países estrangeiros representados pela Emerson, Yokogawa, Siemens, etc. Produtos de marca respondem por cerca de 70% da participação de mercado e têm uma vantagem absoluta em projetos de engenharia de grande e médio porte.

Isso se deve às sequelas da adoção precoce da estratégia de “mercado para tecnologia” do meu país, que atingiu muito as empresas estatais do meu país e já esteve em um estado de fracasso, mas, ao mesmo tempo, alguns fabricantes, representados por empresas privadas da China, silenciosamente aparecem e se fortalecem. O futuro mercado de transmissores de pressão da China está cheio de novas incógnitas.

Leitura estendida: Como funciona um transdutor de pressão?