工業(yè)氣動(dòng)應用中重載壓力傳感器的選型設計要素

在氣動(dòng)應用中，重載壓力傳感器可用于測量和控制高壓壓縮空氣和氣體的壓力。氣動(dòng)應用的核心是空氣壓縮機，其作用是提供壓縮空氣驅動(dòng)氣動(dòng)設備或工具。在空氣壓縮機中，壓力傳感器能夠將測量的壓縮空氣壓力轉換為數字或模擬電子信號，可在制造、建筑、化工、氣動(dòng)工具、石油和天然氣、食品飲料行業(yè)以及醫療設備應用中實(shí)現精確控制。重載應用的壓力測量范圍通常為100至1000 PSI。在工業(yè)空氣壓縮機中，重載壓力傳感器可用于測量和控制入口和出口壓力、過(guò)濾器壓降、冷卻水入口和出口壓力以及壓縮機機油壓力。傳感器對于保持壓縮機的性能和效率起著(zhù)關(guān)鍵作用。例如，霍尼韋爾PX2壓力傳感器能夠測量?jì)夤迌鹊臍鈮?。（如圖1所示）。儲氣罐內氣壓用來(lái)控制壓縮機的啟動(dòng)和關(guān)閉。圖1所示的空氣壓縮機適用于各類(lèi)工業(yè)應用，包括使用PET瓶中的壓縮空氣實(shí)現塑料瓶的吹塑成型，以及操作氣錘、氣釘槍和手提鉆等氣動(dòng)工具。

與工業(yè)系統應用壓縮空氣情形一致——儲氣罐壓力下降時(shí)，即觸發(fā)啟動(dòng)空氣壓縮機；壓縮機將持續運行，直至氣壓達到預設值時(shí)關(guān)閉。

傳感器通常用于兩種壓力測量：（1）確定輸出到使用設備的壓縮空氣量是否適當；（2）監測氣壓泄漏，用于壓力管路的維護。為實(shí)現和維持更好的壓縮機性能，選擇傳感器時(shí)應主要依據可靠性和氣壓測量精度這兩個(gè)標準。選擇重載壓力傳感器時(shí)，需考慮許多關(guān)鍵性能技術(shù)參數，包括總誤差范圍（TEB）、可配置性及耐用性。此外，還需考慮其它一些重要參數，包括校準、零點(diǎn)輸出以及寬壓力范圍等。以上所有因素均能影響產(chǎn)品性能、上市時(shí)間以及客戶(hù)總體應用成本。

傳感器的選擇標準應滿(mǎn)足系統一致性和可靠性的全部需求。為氣動(dòng)空氣壓縮機應用選型時(shí)，設計工程師需考慮以下四點(diǎn)：

●精度和一致性：選擇傳感器時(shí)，總誤差范圍是最為重要的技術(shù)參數?？傉`差范圍包含了傳感器所有可能誤差，表明了裝置在補償溫度范圍（如-40℃至125℃）內的真實(shí)精度。例如，±2%的總誤差范圍表示在工作溫度范圍內，不管壓力是上升或下降，傳感器誤差不大于量程的2%。了解總誤差范圍對于確保傳感器能夠在壓力范圍及工作溫度范圍內的精確使用至關(guān)重要，這樣才能夠提供一致性好、可靠性和可重復性高的空氣壓力讀數輸出。這種特點(diǎn)的優(yōu)勢在于：因為傳感器間的精度差異極小，因此傳感器的可互換性好；傳感器不必測試和校準；有助確保系統精度。以上優(yōu)點(diǎn)對于終端產(chǎn)品的質(zhì)量控制非常關(guān)鍵。

需特別指出的是，一些傳感器生產(chǎn)商在產(chǎn)品數據手冊上并沒(méi)有提供總誤差范圍。在許多情況下，他們僅提供精度誤差（壓力非線(xiàn)性、遲滯及非重復性），這些精度誤差只是總誤差范圍的一部分（如圖2所示）。因此很難比較和評估不同廠(chǎng)商生產(chǎn)的傳感器。

傳感器總誤差范圍包含的所有誤差。

●可配置性：應尋找一種能夠為設計工程師提供多種關(guān)鍵技術(shù)參數選項的產(chǎn)品平臺。傳感器選型包括連接器和電纜、壓力接口、壓力類(lèi)型和范圍以及輸出形式等關(guān)鍵技術(shù)參數選項。這樣，定制設計可在現有解決方案的基礎上，根據自身應用需求配置傳感器，而無(wú)需尋找不同的供應商，進(jìn)行供應商資格認定和樣品測試。選擇一個(gè)優(yōu)異的產(chǎn)品平臺表明，設計工程師可以通過(guò)選擇標準選項自己完成產(chǎn)品的定制設計。這種特點(diǎn)的優(yōu)勢：使設備成本更低；減少總體設計、集成及實(shí)施成本；加速設備樣機研制以快速上市。此外，由于供應商可重復利用成熟的技術(shù)、設計和工藝，因此降低了潛在的設計和采購風(fēng)險。

●耐用性：傳感器必須具有廣泛的惡劣介質(zhì)兼容性、寬泛的工作溫度范圍（-40℃至125℃）以及IP69等級密封防護。它們還必須提供EMC電磁兼容保護，并且要滿(mǎn)足CE指令。此外，基于壓阻式檢測和ASIC（專(zhuān)用集成電路）信號調理技術(shù)的傳感器，能夠與多種惡劣介質(zhì)兼容。對于傳感器中每種與介質(zhì)直接接觸的材料均需認真考慮。例如，帶不銹鋼外殼的傳感器能夠防護更多的惡劣介質(zhì)。這種特點(diǎn)的優(yōu)勢：使傳感器可在惡劣環(huán)境中使用。

●供應商質(zhì)量管理與支持：設計工程師還必須考慮供應商的質(zhì)量管理流程、全球機構分布和設計支持能力。供應商必須在制造過(guò)程中采用六西格瑪質(zhì)量標準，從而制造出高質(zhì)量和高性能的傳感器。另外一個(gè)需要考慮的因素是供應商在