風(fēng)差壓傳感器通常被用于廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)自控環(huán)境，涉及石油管道、水利水電、鐵路交通、智能建筑、生產(chǎn)自控、航空航天、軍工、石化、油井、電力、船舶、機(jī)床、管道送風(fēng)、鍋爐負(fù)壓等眾多行業(yè)。本文主要說明了在選擇用于差壓、關(guān)鍵壓力應(yīng)用的傳感器時(shí)，需要注意的5個(gè)特性和考慮事項(xiàng)。
一、方向效應(yīng)：
不正確的安裝、振動、甚至系統(tǒng)維護(hù)都會導(dǎo)致傳感器的方位變化，這被稱為方向效應(yīng)。一直以來，方向效應(yīng)對于其他類型的傳感技術(shù)都是個(gè)問題。即使是正確安裝的傳感器也會有邊緣重力效應(yīng)，因?yàn)閭鞲衅餍D(zhuǎn)180度會從正重力變?yōu)樨?fù)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(qū)分開來。因此，傳感器會將重力加權(quán)影響與端口壓力相結(jié)合，并發(fā)送錯(cuò)誤的信號。對于填充了硅油或者其他隔離介質(zhì)的傳感器，傳感器旋轉(zhuǎn)時(shí)的方向效應(yīng)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傳感器造成影響。同樣，傳感器無法測量到真正的壓力，會發(fā)送帶方位變化影響的錯(cuò)誤值。
幸運(yùn)的是，一些傳感器采用十分輕薄的電容隔膜并且沒有填充液體，這使得重力對它們的影響被降到z低。因此，這些傳感器可以安裝在任意方向上，并確信它們會提供高度可靠的測量值。這對于空間十分珍貴的安裝尤其有用。為實(shí)現(xiàn)最佳安裝，傳感器的安裝方向應(yīng)當(dāng)與它校準(zhǔn)時(shí)的方向相同。例如，如果工廠校準(zhǔn)時(shí)為壓力端口向下的垂直位置，則建議在現(xiàn)場安裝時(shí)采用同樣的方式，以最大限度降低方向效應(yīng)。當(dāng)無法這樣做時(shí)，可以通過手動調(diào)節(jié)傳感器的零點(diǎn)偏移或者通過安全校準(zhǔn)鍵來補(bǔ)償最小零點(diǎn)偏移的漂移。
二、振動：
來自附近電機(jī)或者風(fēng)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(gè)慣性負(fù)載，這會被誤認(rèn)為是過程壓力變化。為了避免這種振動效應(yīng)，最終用戶需要將傳感器安裝在遠(yuǎn)端的安靜區(qū)域。同樣的，如果參考端口與大氣連通，則它需要連接到一個(gè)沒有振動噪聲和風(fēng)的區(qū)域。對于風(fēng)洞，由于安裝了一個(gè)皮托管，因此兩個(gè)壓力端口都可通過軟管或者半軟管連接到遠(yuǎn)程安裝的傳感器，從而防止空氣擾動噪聲或者機(jī)械振動被傳導(dǎo)給傳感器。
工程師可以考慮使用專為最大限度減小方向和振動問題而設(shè)計(jì)的電容傳感器，這種傳感器使用拉伸不銹鋼隔膜并且沒有填充液體。唯一的重力影響是隔膜的重量，這雖然不可忽視，但是影響非常小并且可以方便地在現(xiàn)場進(jìn)行補(bǔ)償。
三、過壓保護(hù)：
過壓保護(hù)和反向壓力保護(hù)一直是泄漏檢測系統(tǒng)制造商最重視的問題。這些系統(tǒng)尋求在差壓和高靜態(tài)壓力應(yīng)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(shí)現(xiàn)該目標(biāo)，需要將靜態(tài)測試壓力增加到更高。不幸的是，在差壓和非常高的靜態(tài)壓力情況下，出現(xiàn)意外超壓的傳感器可能會需要重新校準(zhǔn)，而且更有可能的是會變得無效。如果被測系統(tǒng)中發(fā)生大泄漏也會導(dǎo)致相同的結(jié)果。最新一代的傳感器必須解決這些問題。因此，傳感器變得更加堅(jiān)固。它們可承受相對更高的過壓范圍，無論是正向(過程)還是負(fù)向(參考)。這是一個(gè)非常重要的新特點(diǎn)。以前，傳感器只在正向有過壓保護(hù)，但是反向的泄漏可能會導(dǎo)致傳感器的反向過壓。在兩個(gè)方向上都有充分保護(hù)的傳感器適用于可能會發(fā)生意外超壓或者大泄漏的應(yīng)用。如果發(fā)生這種情況，傳感器仍會繼續(xù)正常工作。傳感器可承受其額定耐受壓力(如150 PSI)的意外過壓，然后恢復(fù)到正常狀態(tài)。如果超出耐受壓力，則隔膜可能會永久變形，導(dǎo)致零點(diǎn)漂移。如果任何一個(gè)端口的壓力超出破裂壓力(例如300 PSI)，都會破壞傳感器室，導(dǎo)致焊縫失效、密封件泄漏或者隔膜或外殼破裂。
OME和應(yīng)用工程師必須了解傳感器的耐受壓力和破裂壓力限值。此外，他們還必須明白他們自己的系統(tǒng)可能會意外通風(fēng)，或者測試設(shè)備的部件沒有密閉，這都可能會損壞傳感器。因此，他們應(yīng)當(dāng)使用小巧、堅(jiān)固、在兩個(gè)方向都有充分保護(hù)的不銹鋼傳感器，從而承受這些意外情況。
四、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(tài)管路壓力較高的泄漏檢測應(yīng)用中。管路壓力是施加到傳感器端口上的絕對壓力。然而，靜態(tài)管路壓力的一些變 化可能會導(dǎo)致傳感器外形產(chǎn)生輕微的應(yīng)力變形。這些應(yīng)力反過來會改變傳感器的校準(zhǔn)響應(yīng)，影響傳感器的零點(diǎn)和量程。最新一代的傳感器采用的設(shè)計(jì)可顯著降低靜態(tài)壓力對感測元件造成的應(yīng)變。尋找具有額定低壓效應(yīng)的傳感器，例如2% FS/100 PSIG。
幸運(yùn)的是，管路壓力導(dǎo)致的誤差可以通過設(shè)備重新校準(zhǔn)或者重新歸零校正。這可以通過電位計(jì)來手動完成，或者也可以使用帶小型校準(zhǔn)按鍵的高級型號(配備安裝在傳感器上的數(shù)字顯示器)進(jìn)行簡單安全的校正調(diào)整。校準(zhǔn)鍵功能包括零點(diǎn)、量程的重置，以及恢復(fù)工廠設(shè)置。
五、響應(yīng)時(shí)間：
響應(yīng)時(shí)間是另一個(gè)重要因素，特別是對于壓力控制和風(fēng)洞應(yīng)用。傳感器的響應(yīng)時(shí)間(傳感器從響應(yīng)一個(gè)施加壓力，到產(chǎn)生輸出信號的時(shí)間間隔)主要由傳感器感測元件采用的技術(shù)和電子元件決定。使用電容感測技術(shù)的隔膜通常響應(yīng)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(gè)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(jīng)過線性化、熱補(bǔ)償、調(diào)制，會輸出成比例的高水平信號。
對快速響應(yīng)時(shí)間的需求取決于應(yīng)用。例如，在測量動態(tài)氣流速度變化的風(fēng)洞應(yīng)用中，傳感器的信號輸出必須隨著風(fēng)速變化，因此需要快速的響應(yīng)時(shí)間。對于大多數(shù)試驗(yàn)臺、泄漏檢測和風(fēng)洞應(yīng)用，10-80毫米的響應(yīng)時(shí)間通常是可以接受的。對于響應(yīng)時(shí)間不那么重要的常規(guī)處理和監(jiān)測應(yīng)用，通常響應(yīng)時(shí)間是若干秒鐘，而不是若干 毫秒。在設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)，理解壓力傳感器的響應(yīng)時(shí)間需求是十分重要的，并不總是越快越好。如果傳感器響應(yīng)速度過快，則有時(shí)快速傳感器會響應(yīng)短暫的未過濾和不需要的系統(tǒng)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。
