Types de transmetteurs de pression
Auto-introduction simple du transmetteur de pression
En tant que capteur de pression dont la sortie est un signal standard, un transmetteur de pression est un instrument qui accepte une variable de pression et la convertit proportionnellement en un signal de sortie standard. Il peut convertir les paramètres de pression physique du gaz, du liquide, etc. ressentis par le capteur de cellule de charge en signaux électriques standard (tels que 4-20 mADC, etc.) pour fournir des instruments secondaires tels que des alarmes, des enregistreurs, des régulateurs, etc. mesure et indication et régulation de processus.
La classification des transmetteurs de pression
Habituellement, les transmetteurs de pression dont nous parlons sont divisés selon le principe :
Transmetteurs de pression capacitifs, transmetteurs de pression résistifs, transmetteurs de pression inductifs, transmetteurs de pression à semi-conducteurs et transmetteurs de pression piézoélectriques pour la mesure haute fréquence. Parmi eux, les transmetteurs de pression résistifs sont les plus utilisés. Le transmetteur de pression capacitif prend le transmetteur 3051S de Rosemount comme représentant des produits haut de gamme.
Les transmetteurs de pression peuvent être divisés en métal, céramique, silicium diffusé, silicium monocristallin, saphir, film pulvérisé, etc. en fonction des composants sensibles à la pression.
- Le transmetteur de pression métallique a une faible précision, mais a peu d'influence sur la température et convient aux zones avec une large plage de température et des exigences de faible précision.
- Les capteurs de pression en céramique ont une meilleure précision, mais sont davantage affectés par la température. Les céramiques présentent également l'avantage de la résistance aux chocs et à la corrosion, qui peuvent être utilisées dans le domaine de la réponse.
- La précision de transmission de pression du silicium diffusé est très élevée et la dérive de température est également importante, de sorte qu'une compensation de température est généralement requise avant de pouvoir être utilisée. De plus, même après compensation de température, la pression supérieure à 125°C ne peut pas être mesurée. Cependant, à température ambiante, le coefficient de sensibilité du silicium diffusé est 5 fois supérieur à celui de la céramique, il est donc généralement utilisé dans le domaine des mesures de haute précision.
- Le transmetteur de pression en silicium monocristallin est le capteur le plus précis dans la pratique industrielle. Il s'agit d'une version améliorée du silicium diffusé. Bien entendu, le prix est également amélioré. Actuellement, Yokogawa du Japon est le représentant dans le domaine de la pression du silicium monocristallin.
- Le transmetteur de pression saphir n'est pas sensible aux changements de température et présente de bonnes caractéristiques de fonctionnement même dans des conditions de température élevée ; le saphir a une résistance aux radiations extrêmement forte ; pas de dérive pn ; il peut fonctionner normalement dans les pires conditions de travail et est fiable. Hautes performances, bonne précision, erreur de température minimale et coût global élevé.
- Le transmetteur de pression à couche mince par pulvérisation ne contient aucun adhésif et présente une stabilité et une fiabilité à long terme supérieures à celles du capteur à jauge de contrainte collante ; il est moins affecté par la température : lorsque la température change de 100 ℃, la dérive du zéro n'est que de 0,5 %. Ses performances en température sont de loin supérieures à celles du capteur de pression à diffusion en silicium ; de plus, il peut entrer directement en contact avec des milieux corrosifs généraux.
Principes des différents types de transmetteurs de pression
- Le principe du transmetteur de pression capacitif
Lorsque la pression agit directement sur la surface du diaphragme de mesure, celui-ci produit une légère déformation. Le circuit de haute précision sur la membrane de mesure transforme cette petite déformation en une tension hautement linéaire proportionnelle à la pression et proportionnelle à la tension d'excitation. Signalez, puis utilisez une puce dédiée pour convertir ce signal de tension en un signal de courant standard de 4 à 20 mA ou un signal de tension de 1 à 5 V.
- Le principe du transmetteur de pression diffusé en silicium
La pression du fluide mesuré agit directement sur le diaphragme du capteur (généralement un diaphragme 316L), provoquant un micro-déplacement proportionnel à la pression du fluide, modifiant la valeur de résistance du capteur et le détectant avec un Circuit de Wheatstone Ce changement, convertit et émet un signal de mesure standard correspondant à cette pression.
- Principe du transmetteur de pression en silicium monocristallin
Les capteurs de pression piézorésistifs sont construits en utilisant l'effet piézorésistif du silicium monocristallin. Une plaquette de silicium monocristallin est utilisée comme élément élastique. Lorsque la pression change, le silicium monocristallin produit une déformation, de sorte que la résistance à la déformation directement diffusée dessus produit un changement proportionnel à la pression mesurée, puis le signal de sortie de tension correspondant est obtenu par le circuit en pont.
- Principe du transmetteur de pression en céramique
La pression agit directement sur la surface avant du diaphragme en céramique, provoquant une légère déformation du diaphragme. La résistance à couche épaisse est imprimée au dos du diaphragme en céramique et connectée à un pont de Wheatstone (pont fermé) en raison de l'effet piézorésistif de la varistance. Le pont génère un signal de tension hautement linéaire proportionnel à la pression et proportionnel à la tension d'excitation. . Généralement utilisé pour la mesure de la pression des compresseurs d'air, davantage de céramiques sont utilisées.
- Principe du transmetteur de pression à jauge de contrainte
Les transmetteurs de pression à jauge de contrainte les plus couramment utilisés sont les jauges de contrainte à résistance métallique et les jauges de contrainte à semi-conducteur. La jauge de contrainte à résistance métallique est une sorte de dispositif sensible qui convertit le changement de contrainte sur l'éprouvette en un signal électrique. Il existe deux types de jauges de contrainte à fil et de jauges de contrainte à feuille métallique. Habituellement, la jauge de contrainte est étroitement liée à la matrice de contrainte mécanique grâce à un adhésif spécial. Lorsque la matrice est soumise à un changement de contrainte, la jauge de contrainte à résistance se déforme également, de sorte que la valeur de résistance de la jauge de contrainte change, de sorte que la tension appliquée à la résistance change. Les transmetteurs de pression à jauge de contrainte sont relativement rares sur le marché.
- Transmetteur de pression saphir
Le transmetteur de pression saphir utilise le principe de fonctionnement de la résistance à la déformation, adopte des composants sensibles au silicium-saphir de haute précision et convertit le signal de pression en un signal électrique standard via un circuit amplificateur dédié.
- Transmetteur de pression de film de pulvérisation
L'élément sensible à la pression de pulvérisation est fabriqué par technologie microélectronique, formant un pont de Wheatstone ferme et stable sur la surface du diaphragme élastique en acier inoxydable. Lorsque la pression du fluide mesuré agit sur le diaphragme élastique en acier inoxydable, le pont de Wheatstone de l'autre côté produit un signal de sortie électrique proportionnel à la pression. En raison de leur bonne résistance aux chocs, les films pulvérisés sont souvent utilisés dans des situations où les impacts de pression sont fréquents, comme dans les équipements hydrauliques.
Précautions de sélection du transmetteur de pression
- Sélection de la valeur de la plage de pression du transmetteur :
Déterminez d’abord la valeur maximale de la pression mesurée dans le système. D'une manière générale, vous devez sélectionner un transmetteur avec une plage de pression environ 1,5 fois supérieure à la valeur maximale, ou laisser la plage de pression normale tomber sur le transmetteur de pression. 1/3 ~ 2/3 de la plage normale est également une méthode courante.
- Quel type de fluide sous pression :
Les liquides visqueux et les boues bloqueront les ports de pression. Les solvants ou les substances corrosives détruiront-ils les matériaux du transmetteur qui sont en contact direct avec ces fluides.
Le matériau du transmetteur de pression général qui entre en contact avec le fluide est de l'acier inoxydable 316. Si le fluide n'est pas corrosif pour l'acier inoxydable 316, alors pratiquement tous les transmetteurs de pression conviennent pour mesurer la pression du fluide ;
Si le milieu est corrosif pour l'acier inoxydable 316, un joint chimique doit être utilisé et une mesure indirecte doit être utilisée. Si le tube capillaire rempli d'huile de silicone est utilisé pour guider la pression, il peut empêcher la corrosion du transmetteur de pression et prolonger la durée de vie du transmetteur de pression.
- De quelle précision l'émetteur a-t-il besoin :
La précision est déterminée par : la non-linéarité, l'hystérésis, la non-répétabilité, la température, l'échelle de décalage du zéro et la température. Plus la précision est élevée, plus le prix est élevé. Généralement, la précision du transmetteur de pression diffusé en silicium est de 0,5 ou 0,25, et le transmetteur de pression en silicium capacitif ou monocristallin a une précision de 0,1 voire 0,075.
- Raccordement process du transmetteur :
Généralement, les transmetteurs de pression sont installés sur des canalisations ou des réservoirs. Bien entendu, une petite partie d’entre eux sont installés et utilisés avec des débitmètres . Il existe généralement trois formes d'installation de transmetteurs de pression : filetage, bride et collier. Par conséquent, avant de sélectionner le transmetteur de pression, le raccord process doit également être pris en compte. S'il est fileté, il est nécessaire de déterminer la spécification du filetage. Pour les brides, il est nécessaire de prendre en compte les spécifications de bride du diamètre nominal.
Introduction à l'industrie des transmetteurs de pression
Environ 40 pays à travers le monde sont engagés dans la recherche et la production de capteurs, parmi lesquels les États-Unis, le Japon et l'Allemagne sont les régions ayant la plus grande production de capteurs. Les trois pays représentent ensemble plus de 50 % du marché mondial des capteurs.
De nos jours, le marché des transmetteurs de pression dans mon pays est un marché mature avec une forte concentration de marché. Cependant, la position dominante est occupée par les pays étrangers représentés par Emerson, Yokogawa, Siemens, etc. Les produits de marque représentent environ 70 % de la part de marché et ont un avantage absolu dans les projets d'ingénierie de grande et moyenne taille.
Cela est dû aux séquelles de l'adoption précoce par la Chine de la stratégie du « marché de la technologie », qui a durement frappé les entreprises publiques de mon pays et qui était autrefois en état d'échec, mais en même temps, certains fabricants, représentés par les entreprises privées chinoises, apparaissent tranquillement et deviennent plus forts. Le futur marché chinois des transmetteurs de pression regorge de nouvelles inconnues.
