압력 트랜스미터의 현재 상태와 향후 개발 동향
요약: 압력 트랜스미터는 산업 공정과 압력 변화를 제어하기 위해 많은 산업 장비에 사용되는 중요한 구성 요소입니다. 압력 트랜스미터는 액체, 가스 또는 증기의 레벨, 밀도 및 압력을 측정한 다음 압력 신호를 4~20mA DC 신호 출력으로 변환하는 데 사용됩니다. 압력 트랜스미터는 용량성 압력 트랜스미터, 확산 실리콘 압력 트랜스미터, 세라믹 압력 트랜스미터, 스트레인 게이지 압력 트랜스미터 등으로 구분됩니다.
키워드: 압력 트랜스미터, EJA 트랜스미터, 로즈마운트 압력 트랜스미터
소개
압력 트랜스미터는 다음과 같습니다. 측정 매체와 직접 접촉하는 현장 장비는 고온 및 저온, 부식, 진동 및 충격과 같은 환경에서 작동하는 경우가 많습니다. 이는 석유, 화학 산업, 전력, 철강, 경공업 및 기타 산업 분야의 압력 측정 및 현장 제어에 널리 사용됩니다.
압력 전송기의 개발은 일반적으로 4단계를 거쳤습니다.
(1) 초기 압력 전송기는 대용량 수은 플로트 유형과 같은 대용량 작동 원리를 채택했습니다. 차압계와 캡슐형 차압 트랜스미터를 생산하는데 이러한 트랜스미터는 정확도가 낮고 부피가 큽니다.
(2) 1950년대에는 정확도가 약간 더 높은 힘 평형 차압 트랜스미터가 개발되었지만 피드백 힘이 작고 구조가 복잡하며 신뢰성, 안정성 및 진동 저항이 열악했습니다. .
(3) 1970년대 중반, 새로운 공정, 신소재, 신기술의 출현, 특히 전자 기술의 급속한 발전으로 인해 크기가 작고 구조가 간단한 변위 트랜스미터가 등장했습니다.
(4) 1990년대 과학과 기술의 급속한 발전으로 이러한 송신기는 높은 측정 정확도를 가지며 점차 지능화되는 방향으로 발전하고 있습니다.
압력 트랜스미터의 개발 지금까지 용량성 트랜스미터, 확산 실리콘 압저항 트랜스미터, 차동 유도 트랜스미터, 세라믹 용량성 트랜스미터 등 다양한 유형이 있습니다.
2. 여러 가지 압력 트랜스미터
1. 확산형 실리콘 압력 트랜스미터
1990년대 중반 미국 Icsensors Company와 Nova Company가 두 가지 최첨단 기술을 적용했습니다. 실리콘 에칭 및 실리콘 웨이퍼 라미네이션 기술을 통해 새로운 유형의 확산형 실리콘 압력 센서를 생산하고 높은 정확도, 낮은 반복성 및 내식성을 갖춘 확산형 실리콘 압력 트랜스미터를 개발했습니다. 1993년 창사 광산 연구소는 Shougang 및 Changling Refinery와 같은 수십 개의 대기업 및 중견 기업에서 홍보하고 사용하는 매우 비용 효율적인 SBP800 확산 실리콘 압력 트랜스미터를 개발했습니다.
공정 압력은 격리 다이어프램과 밀봉 실리콘 오일을 통해 확산 실리콘 다이어프램으로 전달되고, 기준단의 대기압은 다이어프램 반대쪽 끝으로 작용합니다. 이렇게 다이어프램 양쪽의 압력차가 압력장을 발생시켜 다이어프램의 일부는 압축되고 다른 일부는 늘어나는 현상을 압축 영역과 신축 영역에 두 개의 스트레인 저항이 있어 변화를 느끼게 됩니다. 압력으로 인한 저항을 줄여 압력 신호를 전기 신호 다이어그램으로 변환합니다. 이 유형의 SBP800 압력 트랜스미터는 316 강철에 담긴 모든 액체 또는 기체 매체를 측정할 수 있습니다.
2. 용량형 다이어프램 압력 트랜스미터
커패시티브 다이어프램 절대 압력 트랜스미터는 1980년대 탄생 이후 20년의 역사를 가지고 있으며 높은 정확도와 내식성을 갖추고 있습니다. 오염에 강하고 안정성이 우수하여 국내외에서 저진공압력 검출에 이상적인 기기로 인정받고 있습니다. 미국 회사인 M.K.S는 전 세계적으로 용량성 다이어프램 압력 트랜스미터를 생산하는 주요 제조업체입니다. 지금까지 다양한 민간 산업 분야와 항공우주 산업, 원자력 산업 및 기타 군사 응용 분야에서 연간 매출이 수억 달러에 달했습니다. .는 업계에서 독특한 역할을 합니다.
이런 종류의 압력 트랜스미터는 탄성 필름이 압력 차의 작용에 따라 압력 변화를 발생시켜 정전 용량 변환을 일으키는 원리를 이용하여 만들어지며 감지부와 변환 회로로 구성됩니다. 부품에는 진공 챔버와 감지 챔버가 있습니다. 진공챔버는 완전밀폐형 구조로 질량분석기 누출검출기에 의한 누출검출을 통과한 후 장시간 배기되며, 최종적으로 배기배관을 밀봉하여 잔류가스를 제거하고 진공도를 유지하는 장치도 장착되어 있습니다. 오랫동안 고진공. 고정된 전극판은 진공 챔버에 위치하며 와이어는 전극판에서 캐비티 외부로 연결됩니다. 감지 다이어프램은 고진공 진공 챔버와 테스트할 저진공 시스템에 연결된 감지 챔버 사이에 위치하며 고정 플레이트와 함께 플랫 커패시터를 형성하고 특정 정전용량 값을 갖습니다.
측정된 저진공 압력은 감지 구멍을 통해 감지 챔버로 들어가고 감지 다이어프램이 편향되어 고정 플레이트와의 거리가 변경되고 이에 따라 정전 용량 값도 변경됩니다. 낮은 진공 압력 값이 다르면 정전 용량 값이 달라집니다. 마지막으로 정전용량 신호는 회로변환부로 보내져 변환, 정렬, 증폭 등의 과정을 거쳐 정전용량 신호를 변환하고 표준 전압 또는 전류 신호를 출력한다. 이 표준 전기 신호는 용량성 신호에서 파생되며 진공 압력에 비례합니다. 진공 사전 냉각 시험기는 CPCD100Z 용량성 필름 압력 트랜스미터를 사용하여 진공 챔버 압력을 측정합니다. 신호는 마이크로프로세서를 통해 패널에 출력됩니다. 실험을 통해 이러한 유형의 트랜스미터는 신속하게 반응하고 안정적이며 신뢰할 수 있으며 지속적으로 사용할 수 있어 테스트의 압력 측정 요구 사항을 완전히 충족한다는 것이 입증되었습니다.
3. 세라믹 후막 압력 트랜스미터
세라믹 후막 압력 트랜스미터는 세라믹 후막 저항기의 힘 감지 효과를 활용합니다. 세라믹 후막 압력 칩을 탄성소자로 사용하고, 세라믹 다이어프램에 인쇄 및 소결한 후막 저항기를 정밀 보상 기술, 저항 조정 기술, 신호 처리 기술을 거쳐 압력 신호를 처리한 민감한 저항기입니다. 표준으로 직접 변환됩니다. 전류 신호는 산업용 계측기 또는 컴퓨터 제어 시스템에 연결되어 생산 프로세스의 자동 감지 및 제어를 실현합니다.
세라믹 후막 압력 트랜스미터는 주로 세라믹 후막 압력 센서와 마이크로 프로세서로 구성됩니다. 센서는 압력 변화를 측정하는 데 사용됩니다. 센서에 압력이 가해지면 센서의 저항값이 변하며, 이는 센서 칩의 브리지 회로에 의해 감지되어 A/D 변환기에 의해 디지털 신호로 변환되어 마이크로프로세서로 전송됩니다. 마이크로프로세서는 신호처리의 핵심 부품으로 선형 연산, 수정, 고장 진단, 통신 기능을 갖고 있다. 센서 데이터 메모리는 보정 계수를 저장할 수 있으며, 마이크로프로세서는 메모리에 있는 데이터 정보를 사용하여 계산 및 처리를 통해 우수한 특성을 갖는 고정밀 출력을 생성합니다. 이러한 종류의 트랜스미터는 복잡한 격리 기술 없이 생산 과정에서 부식성, 비부식성 가스 및 액체를 포함한 다양한 매체를 세라믹 다이어프램에 직접 도입할 수 있으므로 가격이 저렴합니다. 압력 트랜스미터의 엘라스토머는 매우 안정적인 물리적, 화학적 특성을 지닌 고알루미늄 도자기로 만들어졌으며 장기간 작동 중에 크리프나 소성 변형이 없으며 선형성과 히스테리시스 성능이 다른 유형의 압력 트랜스미터보다 훨씬 뛰어납니다.
4. 세라믹 용량성 압력 트랜스미터
세라믹 용량성 압력 트랜스미터는 중간 액체가 없는 건식 세라믹 용량성 센서를 사용하여 높은 기술적 성능을 달성합니다. 시장은 독일 E+H 회사와 미국 Kavlico 회사의 제품이 지배하고 있습니다. 1990년대 중반 하얼빈 공과대학에서는 미국 회사인 Kavlico의 세라믹 용량성 센서를 사용하여 PTM120 압력 트랜스미터를 생산했습니다. 성능이 안정적이고 테스트 데이터가 정확하여 석유, 화학 분야의 압력 측정에 널리 사용되었습니다. 산업, 전력, 철강, 경공업 및 기타 산업 및 현장 제어.
세라믹 용량성 압력 트랜스미터의 작동 원리는 다른 용량성 트랜스미터와 다릅니다. 중간 압력이 세라믹 다이어프램에 직접 작용하여 측정 다이어프램이 편향됩니다. 다이어프램 변위로 인한 정전 용량 변화는 입력 압력과 일정한 선형 관계를 가지며 전자 부품에 의해 감지, 증폭 및 출력됩니다.
3. 지능형 압력 트랜스미터
1990년대에 필드버스 기술이 급속히 발전했고 산업용 프로세스 제어 시스템은 점차 양방향 통신과 지능형 기기 시스템 방향을 갖춘 필드버스 제어로 옮겨갔습니다. 개발. 그 결과 차세대 지능형 압력 트랜스미터가 탄생했습니다. 주요 특징은 다음과 같습니다.
(1) 비선형성, 온도 오류, 응답 시간, 소음 및 교차 유도 등의 자체 보상 기능
(2) 전원 투입 시 자가 점검, 작업 중 점검 실행 등 자가 진단 기능.
(3) 마이크로프로세서와 기본 센서 간의 양방향 통신 기능은 폐쇄 루프 작업 시스템을 구성합니다.
(4) 정보 저장 및 기억 기능.
(5)디지털 출력.
위 기능을 기반으로 지능형 압력 트랜스미터의 정확성, 안정성, 반복성 및 신뢰성이 향상되었습니다. 양방향 통신 기능을 통해 컴퓨터 소프트웨어 제어 및 측정 범위의 원격 설정이 가능합니다.
지능형 압력 트랜스미터는 주로 HART 프로토콜을 사용하는 것과 482 또는 RS232 인터페이스를 사용하는 두 가지 유형으로 나뉩니다. HART 프로토콜을 사용하는 지능형 압력 트랜스미터는 아날로그 신호에 전용 주파수 신호를 중첩하여 아날로그 및 디지털 통신을 동시에 실현합니다.
RS232 또는 485 포트가 있는 지능형 압력 트랜스미터는 내부적으로 아날로그 신호를 A/D로 변환하고 마이크로프로세서를 통해 D/A 출력을 계산합니다. RS232 인터페이스는 비동기 통신 프로토콜 인터페이스이며 많은 통신 프로토콜과 호환됩니다. 따라서 후자가 널리 사용됩니다.
4. 압력 트랜스미터 대표 제품
(1) EJA 트랜스미터
제품 사양
적용 유형 모델 멤브레인 박스 범위(KPa ) 최대 작동 압력(MPa)
차압 및 액체 레벨 기존 설치 EJA110A L 0.5-10 3.5
L(접액 재료 코드는 "S") 0.5 -10 16
M 1-100 16
H 5-500 16
V 0.14-14MPa 16
특징:
정압의 영향은 미미합니다
정압(작동압력)이 가해지면 모양, 크기, 재질이 완전히 동일한 두 개의 공진빔의 변형이 동일하므로 주파수 변화도 일관되므로 편차가 자동으로 지워집니다(온도 영향과 유사한 공식 및 그래프).
우수한 일방향 과압 특성
접액 다이어프램과 다이어프램 본체는 독창적인 주름 가공 기술을 채택하여 외부 압력이 특정 값으로 증가하면 접액 다이어프램이 실리콘 오일이 센서에 전달하는 압력은 외부 힘의 증가에 따라 더 이상 증가하지 않으므로 센서를 보호할 수 있습니다.
유연한 설치
브래킷 없이 직접 설치할 수 있습니다.
일반적인 사용의 경우 3밸브 그룹이 필요하지 않습니다.
종합적 평가:
마이크로전자공학처리기술(MEMS)을 이용해 표면 중앙과 가장자리에 정확히 같은 모양, 크기, 재질의 H자형 칩 2개를 제작한 것. 단결정 실리콘 칩 공진 빔, 공진 빔은 자가 여기 진동 루프에서 고주파수로 진동합니다(그림 1). 단결정 실리콘 웨이퍼의 상면과 하면에 불균등한 압력이 가해지면 변형되어 압축력으로 인해 중앙 공진빔의 주파수가 감소하고 인장력으로 인해 가장자리 공진의 주파수가 증가합니다. (그림 2).
두 주파수의 차이 신호는 데이터 처리를 위해 CPU로 직접 전송된 후 (1) D/A에 의해 4~20mA 출력 신호로 변환되며 Brain 또는 Hart 디지털 신호는 (2) Fieldbus Foundation TM 표준을 준수하는 직접 출력 디지털 신호.
(2) Rosemount 압력 트랜스미터
1. 제품 개요:
Rosemount의 유형 3051C 압력 트랜스미터는 압력 측정 기술을 위한 이상적인 솔루션을 만듭니다. 비교할 수 없는 운영 성능과 유연한 CoPlanarTM 플랫폼을 갖추고 있으며 업그레이드가 가능합니다. 새로운 3051C 압력 트랜스미터의 성능 표시기는 다양한 작업 조건에서 정확성과 안정성을 보장합니다.
작동 원리: 작동 중 고압측과 저압측의 격리 다이어프램과 충전 유체가 프로세스 압력을 충전 유체에 전달한 다음 충전 유체가 중앙의 감지 다이어프램에 압력을 전달합니다. 센서의. 감지 다이어프램은 적용된 압력에 따라 변위가 변하는 인장된 탄성 요소입니다(GP 게이지 압력 트랜스미터의 경우 대기압은 감지 다이어프램의 저압 측에 적용되는 것처럼 작용합니다). AP 절대압력 트랜스미터는 항상 저압측 기준압력을 유지합니다. 감지 다이어프램의 최대 변위는 0.1mm(0.004인치)이며 압력에 비례합니다. 양쪽의 용량성 플레이트는 감지 다이어프램의 위치를 감지합니다. 감지 다이어프램과 용량성 플레이트 사이의 정전용량 차이는 해당 전류, 전압 또는 디지털 HART(High Speed Addressable Remote Transmitter Data Highway) 출력 신호로 변환됩니다.
3051 트랜스미터 적용
새로운 3051C의 성능 지표는 다양한 작업 조건에서도 정확성과 안정성을 보장합니다. 유연한 CoPlanarTM 플랫폼 설계는 현재 애플리케이션 요구 사항에 가장 적합한 솔루션을 제공할 뿐만 아니라 PlantWeb 공장 관리, 제어 네트워크 및 필드버스 기술을 통해 미래의 기술 요구 사항을 완벽하게 충족할 수 있습니다.
2. 기술 매개변수:
전체 성능: ±0.15%
정확도: ±0.075%
차압: 교정 범위 0.5inH2O~2000psi
게이지 압력: 2.5inH2O~2000psi의 보정 범위
절대 압력: 0.167psia~4000psia의 보정 범위
프로세스 격리 다이어프램: 스테인리스 강철, 하스텔로이 CR, 모넬 R, 탄탈룸(CD, CG만 해당) 및 금도금 모넬
디자인이 작고 튼튼하며 가벼우며 설치가 쉽습니다.
5. 압력 트랜스미터의 동향
오늘날 전 세계 여러 국가의 압력 트랜스미터 연구 분야는 매우 광범위하며 거의 모든 산업에 침투해 있습니다. 주로 다음과 같은 추세가 있습니다. :
(1) 지능 통합의 출현으로 인해 일부 마이크로프로세서가 집적 회로에 추가될 수 있으므로 송신기에는 자동 보상, 통신, 자체와 같은 기능이 있습니다. - 진단, 논리적 판단.
(2) 통합 압력 트랜스미터는 측정 및 제어 시스템을 형성하기 위해 다른 측정 트랜스미터와 점점 더 통합되고 있습니다. 통합 시스템은 공정 제어 및 공장 자동화의 운영 속도와 효율성을 높입니다.
(3) 소형화 소형 압력 트랜스미터에 대한 수요가 증가하고 있습니다. 이러한 소형 압력 트랜스미터는 극도로 가혹한 환경에서 작동할 수 있고 유지 관리가 거의 필요하지 않으며 유지 관리가 쉽고 환경에 미치는 영향이 적습니다. 주변 환경에 영향을 주지 않고 인체의 다양한 중요한 기관에 배치하여 데이터를 수집할 수 있습니다. 예를 들어, 미국 회사인 Entran이 생산하는 송신기는 측정 범위가 2~500PSI이고 직경이 1.27mm에 불과하며 혈액에 큰 영향을 주지 않고 인체의 혈관에 배치할 수 있습니다. 순환.
(4) 표준화된 송신기의 설계 및 제조는 특정 산업 표준을 형성했습니다. ISO 국제 품질 시스템, 미국 ANSI 및 ASTM 표준, 러시아 ГOCT 및 일본 JIS 표준.
(5) 널리 보급된 압력 트랜스미터의 또 다른 개발 추세는 기계 산업에서 자동차 부품, 의료 기기, 에너지 및 환경 제어 시스템과 같은 다른 분야로 확장되는 것입니다.