關於衛生型電磁流量計(jì)不同種類所(suǒ)具有(yǒu)的(de)的特性(xìng)介(jiè)紹
點擊次數:1966 發布時間:2021-09-10 01:00:15
衛生型電磁流量計是使用四種類型的衛生型電磁流量(liàng)計開發的。這是對現場研究的回(huí)應,該研究產生了有關不同應用程序實際需求的數據,隨後針對每個問題將適當的技術結合到解決方案中。衛生型電磁流量(liàng)計中使用的四種流量計是陶瓷(cí)壓阻,粘結箔應變計,矽壓阻和可變電容。其中,沒有一種類型適合所有壓力感測應用,但對於任何給定情況,將有一種或多種是理想的。下麵概述了每種類型的優點和缺點。
粘結箔應變計流量(liàng)計(jì)
粘結(jié)箔應變計壓(yā)力傳感技(jì)術的原理是惠斯通電橋,惠斯通(tōng)電橋是一個具有四個分支的電路,每個分支具有相等的電阻。根(gēn)據此平衡電路,四(sì)個金屬箔應變計連接到一個金(jīn)屬膜片,每個鍵(jiàn)充當四個電路分支之一,並(bìng)在電路中提供可變(biàn)電阻器的(de)功能,如下圖所示。當未(wèi)施加任何壓力(零(líng))時,膜片不(bú)會偏轉,並且惠斯(sī)通電橋處於平衡狀態,因此沒有測得的電壓輸出。
施加壓力時,膜片呈鍾形。這(zhè)在應變(biàn)計上引起應變。如圖1所示,一對(duì)內(nèi)應變片受(shòu)到壓縮(suō),而另一對應變片受(shòu)到拉(lā)力,這種應變的變化會引起電(diàn)路各臂電阻的相應變化,從而導致惠斯通電橋的不穩定性和電阻的出現。兩端的可測量電壓即輸出。
顯然,撓度直接取決於(yú)所施加(jiā)的壓力。反過來,這反映為箔規上的應變增加以及電路中的電阻增(zēng)加。因此,電壓輸出是膜片撓度(dù)的函數,Viatran箔應變計通過(guò)測量電橋的輸出電壓來評估施加的壓(yā)力。
在目(mù)前可用的傳感(gǎn)技術中,粘合箔應(yīng)變計非常可靠且堅固(gù)。它(tā)適(shì)用(yòng)於從0-100一直(zhí)到0-100 000 PSI的*高(gāo)壓力。它堅固(gù)的結(jié)構可以承受衝(chōng)擊,振動和壓力循環。不(bú)需要(yào)溫度補償,因(yīn)為應變計在結合之前可以精確匹配(pèi)。
該技術的主要缺點是在(zài)非常低的壓力(例如低於0-100 PSI)下其(qí)性能(néng)受損(sǔn)。這是因(yīn)為在如此小的範圍內,隔膜必須(xū)太薄,以至於應變計足以阻止其響應施加的壓力而運動,從而改變輸出。
衛生型電磁流量計(jì)基於與上述原理相似的原理,但是利用嵌入在薄矽膜片內的矽芯片(piàn)。這些壓阻芯片即使(shǐ)在低壓下也能產生強信號,因(yīn)此(cǐ)具有更寬的範圍(wéi)和更高(gāo)的靈敏度。
Viatran矽壓阻流量計已利用該技術來(lái)製(zhì)造適用於(yú)0-2 PSI至0-4 PSI壓(yā)力(lì)範圍的流量計。它們也是檢測液位的理想選(xuǎn)擇。
矽壓阻流量計技術的局限性在於缺乏堅(jiān)固性,這使(shǐ)其無法用於涉及高衝擊,衝擊,壓力循環或振動的應用中。與粘合箔應變計相比,可以檢測到(dào)的壓力上限也(yě)很低,低於400 PSI。*後,與對箔片應變計進行相同的(de)匹配相比,對這些流量計芯片進行精確匹配(pèi)的要求更高,因此必須進行電氣補償才能使性能保(bǎo)持在指定的標準範(fàn)圍內。
陶瓷壓阻流量計
陶瓷壓(yā)阻流量計基於(yú)沉積在陶瓷膜片一側(稱為參考麵)的導電墨水的使用。墨具有(yǒu)惠斯登電橋中的可變電(diàn)阻器的功能,與*一類流量計中的箔應變計(jì)相對(duì)應。該(gāi)技術(shù)可在較低範圍內響應施加的壓力提供可靠而靈敏的輸出。
但是,陶瓷流量計(jì)比矽流(liú)量計更耐用,可以(yǐ)在0-15 PSI至0-1500 PSI的範圍內使用。另一個好處是陶瓷潤濕部件在不適合金屬潤濕部件的應用中具有兼容性,因為當測量腐蝕(shí)性流體的液位時(shí),它們不適合使用。這種類型的流量計也更具(jù)成本效益。
一些限製是顯而易見的,包括由(yóu)於分子結構而導致的較低的高壓上限,這意味著陶瓷在超壓時會(huì)破裂而不會事先產生(shēng)任(rèn)何屈服的(de)跡象。這意(yì)味著在陶瓷流量計上(shàng)施加過大的壓力會導致劇(jù)烈的(de)爆(bào)裂故障,而不是金(jīn)屬流量計在類似情況下所經曆的逐漸變(biàn)形。因此,由於(yú)其彈性特性,後者可以重複使用,而過壓陶瓷流量計則不能重(chóng)複使用。因此,在其中發生衝擊,振動或壓力快速(sù)波動的任何應用都不適合使用陶瓷壓阻流量計。
*後,很難(nán)將陶瓷應變片匹配和粘接到箔片應變片所能(néng)達到的相同精度水平,因此,為了達到與規格(gé)相同(tóng)的性能水平,必須進行電補償。
可變電容流量計
可變電容流量計的工(gōng)作原理與前三個不同。這取決於一對平板電容器的電容變化,該變化(huà)與(yǔ)施加的壓力成正比。對於在流量計兩側都帶有液體的(de)情況(稱為“濕-濕”壓力輸入過程)的(de)情況下,它是測量壓力(lì)差的理(lǐ)想選擇(zé)。
這(zhè)項技術的優(yōu)勢在低壓範(fàn)圍(wéi)內的測量靈敏度上非常明顯。Viatran差(chà)壓(yā)流量計與Viatran壓力表型和絕對衛生(shēng)型電磁流量計一樣,都采(cǎi)用了可(kě)變電容技術。
可變衛生型電磁流量計的Viatran係列使用三個金屬膜片,其中兩個外部是濕潤的表麵,缺少彈簧常數,並充當被動膜片。它們被矽油填充(chōng)物隔開,矽油填充物包含兩個均塗有導電油墨的陶瓷(cí)板(bǎn)電*,以及*三個隔膜(mó),即有源隔(gé)膜
內膜片在製造過程中被拉緊,因此具有彈(dàn)簧(huáng)常數。它通過液(yè)力偶合器通過(guò)板狀電*上的小孔(kǒng)與外膜片相連。
*先在內部或有源膜片與電*之間產生電荷,從而在每個電*-內部膜片對之間形成(chéng)兩個電容。如果外部膜片承受的壓力相同,則內部膜片(piàn)保持不偏斜,從(cóng)而保持電容相等。
一旦在一側上施加壓力,則濕(shī)膜片將以(yǐ)較大的壓力向一側偏斜。這導致更多的油被迫通過電*板上的孔,從那一側撞擊到(dào)內部隔膜上,從(cóng)而將外部潤濕(shī)隔膜上(shàng)的壓力(lì)傳遞到內部(bù)隔膜(mó)上,從而(ér)向相對電*彎(wān)曲。
在這種情況下,電容(róng)存儲與每(měi)個電*內膜片對之(zhī)間的距離成比例,這導致在內膜片(piàn)與較遠電*之間產生更高的電(diàn)容。電容(róng)的變化又揭示了施加在兩側的(de)壓(yā)力的差異。
可變衛生型電(diàn)磁(cí)流量計的優點眾多且意義重大。*先,該技術即使在很小的壓力變化(例如1英(yīng)寸水柱壓(yā)力(lì)所產生的壓(yā)力)下(xià)也具有(yǒu)很高的靈敏度。其次,外(wài)部無源隔膜(mó)通過迫使油通過電*上的小孔而對壓力產生反應,而這些孔很少,從而防止了有源隔膜嚴(yán)重偏轉到故障點的可能性。
因(yīn)此,Viatran可變流(liú)量計設計(jì)為能夠敏感地響應較小的壓力變化(huà),但又不會引起隔膜破裂,並且通過簡單地防止作(zuò)用在主動隔膜上的壓力過大,從而避免(miǎn)了經常(cháng)重新校準的需要。因此,這種類型的流量計非常適合存在(zài)高壓危險的任何應用,否則(zé)可能導致流量計故(gù)障。
另一方麵,此類技術的成本高於其他類型的技術,並且與前麵討論的(de)三種類型的流(liú)量計相比,可(kě)能會(huì)產生更(gèng)多的噪聲信號。
在所有四種流量(liàng)計類型中,如果輸出信號處於低(dī)電平以達到高電平輸出(例如0-5伏,0-10伏或4-20 mA),則它(tā)們可能會被放大或調節。
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粘結箔應變計流量(liàng)計(jì)
粘結(jié)箔應變計壓(yā)力傳感技(jì)術的原理是惠斯通電橋,惠斯通(tōng)電橋是一個具有四個分支的電路,每個分支具有相等的電阻。根(gēn)據此平衡電路,四(sì)個金屬箔應變計連接到一個金(jīn)屬膜片,每個鍵(jiàn)充當四個電路分支之一,並(bìng)在電路中提供可變(biàn)電阻器的(de)功能,如下圖所示。當未(wèi)施加任何壓力(零(líng))時,膜片不(bú)會偏轉,並且惠斯(sī)通電橋處於平衡狀態,因此沒有測得的電壓輸出。
施加壓力時,膜片呈鍾形。這(zhè)在應變(biàn)計上引起應變。如圖1所示,一對(duì)內(nèi)應變片受(shòu)到壓縮(suō),而另一對應變片受(shòu)到拉(lā)力,這種應變的變化會引起電(diàn)路各臂電阻的相應變化,從而導致惠斯通電橋的不穩定性和電阻的出現。兩端的可測量電壓即輸出。
顯然,撓度直接取決於(yú)所施加(jiā)的壓力。反過來,這反映為箔規上的應變增加以及電路中的電阻增(zēng)加。因此,電壓輸出是膜片撓度(dù)的函數,Viatran箔應變計通過(guò)測量電橋的輸出電壓來評估施加的壓(yā)力。
在目(mù)前可用的傳感(gǎn)技術中,粘合箔應(yīng)變計非常可靠且堅固(gù)。它(tā)適(shì)用(yòng)於從0-100一直(zhí)到0-100 000 PSI的*高(gāo)壓力。它堅固(gù)的結(jié)構可以承受衝(chōng)擊,振動和壓力循環。不(bú)需要(yào)溫度補償,因(yīn)為應變計在結合之前可以精確匹配(pèi)。
該技術的主要缺點是在(zài)非常低的壓力(例如低於0-100 PSI)下其(qí)性能(néng)受損(sǔn)。這是因(yīn)為在如此小的範圍內,隔膜必須(xū)太薄,以至於應變計足以阻止其響應施加的壓力而運動,從而改變輸出。
衛生型電磁流量計(jì)基於與上述原理相似的原理,但是利用嵌入在薄矽膜片內的矽芯片(piàn)。這些壓阻芯片即使(shǐ)在低壓下也能產生強信號,因(yīn)此(cǐ)具有更寬的範圍(wéi)和更高(gāo)的靈敏度。
Viatran矽壓阻流量計已利用該技術來(lái)製(zhì)造適用於(yú)0-2 PSI至0-4 PSI壓(yā)力(lì)範圍的流量計。它們也是檢測液位的理想選(xuǎn)擇。
矽壓阻流量計技術的局限性在於缺乏堅(jiān)固性,這使(shǐ)其無法用於涉及高衝擊,衝擊,壓力循環或振動的應用中。與粘合箔應變計相比,可以檢測到(dào)的壓力上限也(yě)很低,低於400 PSI。*後,與對箔片應變計進行相同的(de)匹配相比,對這些流量計芯片進行精確匹配(pèi)的要求更高,因此必須進行電氣補償才能使性能保(bǎo)持在指定的標準範(fàn)圍內。
陶瓷壓阻流量計
陶瓷壓(yā)阻流量計基於(yú)沉積在陶瓷膜片一側(稱為參考麵)的導電墨水的使用。墨具有(yǒu)惠斯登電橋中的可變電(diàn)阻器的功能,與*一類流量計中的箔應變計(jì)相對(duì)應。該(gāi)技術(shù)可在較低範圍內響應施加的壓力提供可靠而靈敏的輸出。
但是,陶瓷流量計(jì)比矽流(liú)量計更耐用,可以(yǐ)在0-15 PSI至0-1500 PSI的範圍內使用。另一個好處是陶瓷潤濕部件在不適合金屬潤濕部件的應用中具有兼容性,因為當測量腐蝕(shí)性流體的液位時(shí),它們不適合使用。這種類型的流量計也更具(jù)成本效益。
一些限製是顯而易見的,包括由(yóu)於分子結構而導致的較低的高壓上限,這意味著陶瓷在超壓時會(huì)破裂而不會事先產生(shēng)任(rèn)何屈服的(de)跡象。這意(yì)味著在陶瓷流量計上(shàng)施加過大的壓力會導致劇(jù)烈的(de)爆(bào)裂故障,而不是金(jīn)屬流量計在類似情況下所經曆的逐漸變(biàn)形。因此,由於(yú)其彈性特性,後者可以重複使用,而過壓陶瓷流量計則不能重(chóng)複使用。因此,在其中發生衝擊,振動或壓力快速(sù)波動的任何應用都不適合使用陶瓷壓阻流量計。
*後,很難(nán)將陶瓷應變片匹配和粘接到箔片應變片所能(néng)達到的相同精度水平,因此,為了達到與規格(gé)相同(tóng)的性能水平,必須進行電補償。
可變電容流量計
可變電容流量計的工(gōng)作原理與前三個不同。這取決於一對平板電容器的電容變化,該變化(huà)與(yǔ)施加的壓力成正比。對於在流量計兩側都帶有液體的(de)情況(稱為“濕-濕”壓力輸入過程)的(de)情況下,它是測量壓力(lì)差的理(lǐ)想選擇(zé)。
這(zhè)項技術的優(yōu)勢在低壓範(fàn)圍(wéi)內的測量靈敏度上非常明顯。Viatran差(chà)壓(yā)流量計與Viatran壓力表型和絕對衛生(shēng)型電磁流量計一樣,都采(cǎi)用了可(kě)變電容技術。
可變衛生型電磁流量計的Viatran係列使用三個金屬膜片,其中兩個外部是濕潤的表麵,缺少彈簧常數,並充當被動膜片。它們被矽油填充(chōng)物隔開,矽油填充物包含兩個均塗有導電油墨的陶瓷(cí)板(bǎn)電*,以及*三個隔膜(mó),即有源隔(gé)膜
內膜片在製造過程中被拉緊,因此具有彈(dàn)簧(huáng)常數。它通過液(yè)力偶合器通過(guò)板狀電*上的小孔(kǒng)與外膜片相連。
*先在內部或有源膜片與電*之間產生電荷,從而在每個電*-內部膜片對之間形成(chéng)兩個電容。如果外部膜片承受的壓力相同,則內部膜片(piàn)保持不偏斜,從(cóng)而保持電容相等。
一旦在一側上施加壓力,則濕(shī)膜片將以(yǐ)較大的壓力向一側偏斜。這導致更多的油被迫通過電*板上的孔,從那一側撞擊到(dào)內部隔膜上,從(cóng)而將外部潤濕(shī)隔膜上(shàng)的壓力(lì)傳遞到內部(bù)隔膜(mó)上,從而(ér)向相對電*彎(wān)曲。
在這種情況下,電容(róng)存儲與每(měi)個電*內膜片對之(zhī)間的距離成比例,這導致在內膜片(piàn)與較遠電*之間產生更高的電(diàn)容。電容(róng)的變化又揭示了施加在兩側的(de)壓(yā)力的差異。
可變衛生型電(diàn)磁(cí)流量計的優點眾多且意義重大。*先,該技術即使在很小的壓力變化(例如1英(yīng)寸水柱壓(yā)力(lì)所產生的壓(yā)力)下(xià)也具有(yǒu)很高的靈敏度。其次,外(wài)部無源隔膜(mó)通過迫使油通過電*上的小孔而對壓力產生反應,而這些孔很少,從而防止了有源隔膜嚴(yán)重偏轉到故障點的可能性。
因(yīn)此,Viatran可變流(liú)量計設計(jì)為能夠敏感地響應較小的壓力變化(huà),但又不會引起隔膜破裂,並且通過簡單地防止作(zuò)用在主動隔膜上的壓力過大,從而避免(miǎn)了經常(cháng)重新校準的需要。因此,這種類型的流量計非常適合存在(zài)高壓危險的任何應用,否則(zé)可能導致流量計故(gù)障。
另一方麵,此類技術的成本高於其他類型的技術,並且與前麵討論的(de)三種類型的流(liú)量計相比,可(kě)能會(huì)產生更(gèng)多的噪聲信號。
在所有四種流量(liàng)計類型中,如果輸出信號處於低(dī)電平以達到高電平輸出(例如0-5伏,0-10伏或4-20 mA),則它(tā)們可能會被放大或調節。
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