Повний посібник з вибору дифузного кремнієвого датчика тиску
Експертне керівництво для промислових вимірювальних застосувань
Огляд
Датчики тиску класифікуються за технологіями вимірювання, включаючи дифузні кремнієві, керамічні, ємнісні та монокристалічні кремнієві. Серед них дифузні кремнієві датчики тиску є найбільш широко використовуваними в різних галузях промисловості. Відомі своєю надійністю, надійністю та економічною ефективністю, вони ідеально підходять для моніторингу та контролю тиску в нафтогазовій промисловості, хімічній переробці, виробництві сталі, виробництві електроенергії, екологічній інженерії тощо.
Ці перетворювачі підтримують вимірювання манометричного, абсолютного та негативного тиску — навіть в агресивних, високотискних або небезпечних умовах.
Але як розвивалася ця технологія, і які фактори слід враховувати, вибираючи правильну модель?
Витоки технології дифузного кремнію
У 1990-х роках компанія NovaSensor (США) представила нове покоління дифузних кремнієвих сенсорів, що використовують передові технології мікрообробки та кремнієвого склеювання.
Принцип простий, але ефективний: технологічний тиск ізолює діафрагма та передається через герметичну силіконову олію на чутливу кремнієву мембрану. З протилежного боку як опорний застосовується атмосферний тиск. Ця різниця призводить до деформації мембрани — одна сторона розтягується, інша стискається. Вбудовані тензодатчики виявляють цю деформацію, перетворюючи її на точний електричний сигнал.
8 ключових параметрів для вибору дифузного кремнієвого датчика тиску
1. Характеристики середовища
Хімічна та фізична природа технологічної рідини безпосередньо впливає на сумісність датчика.
Підходить:Гази, олії, чисті рідини — зазвичай обробляються стандартними датчиками з нержавіючої сталі 316L.
Непридатний:Висококорозійні, в'язкі або кристалізуючі середовища — вони можуть засмітити або пошкодити датчик.
Рекомендації:
- В'язкі/кристалізовані рідини (наприклад, суспензії, сиропи): використовуйте промивні діафрагмові перетворювачі, щоб запобігти засміченню.
- Гігієнічне застосування (наприклад, харчова промисловість, фармацевтика): оберіть моделі з тризатискною врівень з діафрагмою (≤4 МПа для надійного кріплення).
- Важкі середовища (наприклад, буровий розчин, бітум): використовуйте промивні діафрагми без порожнин з мінімальним робочим тиском ~2 МПа.
⚠️ Увага: Не торкайтеся та не дряпайте діафрагму датчика — вона надзвичайно тендітна.
2. Діапазон тиску
Стандартний діапазон вимірювання: від –0,1 МПа до 60 МПа.
Завжди вибирайте передавач з номінальним тиском трохи вище вашого максимального робочого тиску для безпеки та точності.
Довідка одиниці тиску:
1 МПа = 10 бар = 1000 кПа = 145 фунтів на квадратний дюйм = 760 мм рт. ст. ≈ 100 метрів водяного стовпа
Манометр проти абсолютного тиску:
- Манометрічний тиск: відносно атмосферного тиску навколишнього середовища.
- Абсолютний тиск: відносно ідеального вакууму.
Примітка: У високогірних районах використовуйте вентильовані манометричні перетворювачі (з вентиляційними трубками) для компенсації місцевого атмосферного тиску, коли точність має значення (
3. Сумісність з різними температурами
Типовий робочий діапазон: від –20°C до +80°C.
Для високотемпературних середовищ (до 300°C) слід враховувати:
- Охолоджувальні ребра або радіатори
- Дистанційні діафрагмові роздільники з капілярами
- Імпульсна трубка для ізоляції датчика від прямого тепла
4. Блок живлення
Стандартне живлення: 24 В постійного струму.
Більшість моделей приймають напругу постійного струму 5–30 В, але уникайте вхідних напруг нижче 5 В, щоб запобігти нестабільності сигналу.
5. Типи вихідних сигналів
- 4–20 мА (2-провідний): промисловий стандарт для передачі даних на великі відстані та стійкості до перешкод
- 0–5 В, 1–5 В, 0–10 В (3-провідний): ідеально підходить для застосувань на короткій відстані
- RS485 (цифровий): для послідовного зв'язку та мережевих систем
6. Різьбові з'єднання з процесом
Поширені типи ниток:
- M20×1,5 (метрична)
- G1/2, G1/4 (BSP)
- М14×1,5
Зіставте тип різьби з галузевими нормами та механічними вимогами вашої системи.
7. Клас точності
Типові рівні точності:
- ±0,5% від повного діапазону – стандарт
- ±0,3% від повного діапазону – для вищої точності
⚠️ Уникайте вказування точності ±0,1% від повного шкали для дифузних кремнієвих передавачів. Вони не оптимізовані для надточної роботи на цьому рівні. Натомість для таких застосувань використовуйте моделі з монокристалічного кремнію.
8. Електричні з'єднання
Оберіть залежно від ваших потреб у встановленні:
- DIN43650 (Hirschmann): Гарне ущільнення, широко використовується
- Авіаційна вилка: легке встановлення та заміна
- Прямий кабельний підвід: компактний та вологостійкий
Для використання на відкритому повітрі оберіть корпус типу 2088 для покращеного захисту від атмосферних впливів.
Міркування щодо особливих випадків
Q1: Чи можна виміряти газоподібний аміак?
Так, але лише з відповідними матеріалами (наприклад, діафрагма з хастелою, ущільнення з тефлону). Також аміак реагує з силіконовою олією — використовуйте фторовану олію як рідину для заповнення.
Q2: А як щодо легкозаймистих або вибухонебезпечних середовищ?
Уникайте стандартної силіконової олії. Використовуйте фторовані олії (наприклад, FC-70), які забезпечують кращу хімічну стабільність та вибухостійкість.
Висновок
Завдяки своїй перевіреній надійності, адаптивності та економічній ефективності, дифузні кремнієві перетворювачі тиску залишаються найкращим рішенням у різних галузях промисловості.
Ретельний вибір на основі середовища, тиску, температури, типу з'єднання та точності забезпечує оптимальну продуктивність та довговічність.
Потрібна допомога у виборі правильної моделі?
Розкажіть нам про вашу заявку — ми допоможемо вам знайти ідеальну пару.
Час публікації: 03 червня 2025 р.