简析压力变送器类型 2011-07-11
简析压力变送器类型
硅电容式：对称的差动电容被刻蚀到单晶硅片上，压力使硅片弯曲，电容器两极间的距离发生了改变，传感器的电容值相应的也变了。这种传感器兼有离心机电容式和硅传感器的长处，国内外都是研究热点，并有相关产品，如富士、沈阳传感器研究所等都在研究消费，具有很大发展前景。陶瓷电容式：传感器基底和膜片都采用陶瓷，衬底和膜片电极构成电容，中间无传递液，压力直接作用在陶瓷膜片上。其长处是安装位置无影响，无污染，抗腐蚀性好、温漂小、过载能力强，可测量低微压力；缺点差压传感器制作困难。该类传感器在主流变送器厂商产品结构中，主要用于压力和特别应用场合。陶瓷压阻式：厚膜惠斯通电桥印刷在灭菌包装袋陶瓷膜片的背面，压力直接加在陶瓷膜片前面，中间无传递液。除过载能力较差外，其优缺点与陶瓷电容式基本一致。变送器技术现状，这次多国展中，应用于工业过程自动化的压力变送器，就技术性能而言，笔者将其大体分为三类。 模拟型：即传统压力变送器，输出信号仅有4mA～20mA工业标准电流信号，显示表头多数为指针式（少数有串入电流回路的数字显示器），整机精度为0.2%～0.5%左右。这类变送器的培养板信号处理和转换电路，早期产品采用晶体管和通用运算放大器，现在一部分采用专用集成电路和专用仪表放大器。换句话说，其信号处理和转换都是靠模拟电路完成的，内部和输出都没有数字信号。这种变送器对内部电子噪声的抑制能力较弱，对线性和温度漂移的补偿能力也有限，但正因为没有大规模硅集成电路和CPU，更合适核级应用。 数字型：它是模拟型向智能型的过渡产品，有时俗称简易智能型。其输出信号一般为4mA～20mA电流信号，有的水质分析仪通过专用通信工具，可以读出压力值等数字信号，显示器为数字式，整机精度为0.1%～0.2%左右。这类变送器的信号处理和转换电路以专用数字处理芯片或微处理器和微控制器为核心，其信号处理和转换通过模/数和数/模转换过程，主芯片内的处理数据是数字数据，因此可以直接驱动数字显示器，以至可以通过专用的数字格式进行输出。这种变送器对内部电子噪声的抑制能力增强，由于具有专用数字处理芯片或微处理器，对线性和温度漂移的意大利HANNA补偿能力也得到增强，但专用数字处理芯片功能有限，灵活性差，而内置微处理器的产品算法简朴，对精度和温度影响的补偿不够理想，普遍不支持国际风行的标准通信协议，因此技术水平属于中低层次。智能型：这种变送器是目前我国变送器市场的主流产品，其不仅可以输出4mA～20mA电流信号，而且支持国际标准的通信协议（如HART协议），通过国际风行的手持通信器或通信软件，可以获得压力和温度值等数字数据，显示器为英国whatman滤膜数字式，整机精度在0.04%～0.1%之间。这类变送器的信号处理和转换电路都以微处理器或微控制器为核心，配以符合国际通信标准的通信芯片，信号处理以数字化为原则和基础，因此可以直接驱动数字显示器，并可方便地支持过程工业的标准数字通信。这种变送器对内部电子噪声的抑制能力很强，内置微处理器或微控制器功能强盛，运用灵活，支持复杂的算法，因此可以对线性和温度影响进行精确补偿，并完成移液器强盛的智能诊断和仿真功能，支持国际风行的标准通信协议，技术水平属于高级层次。值得注意的是，符合现场总线标准（如Profibus协议等）智能压力变送器目前已投入运用，该类产品输出全数字信号，没有4mA～20mA电流，这是未来过程控制领域发展的主流。消费企业对策 在国内变送器市场中，智能型产品几乎被国外品牌和合资合作产品所垄断，特别是新建设的大工程项目，都指定运用国外技术的变送器。国内智能产品与国外折射计有很大差距，主要原因是传感器性能较差和整机智能化技术落后。在模拟型产品中，国产变送器以低价格和灵活的市场推广策略占据了大部分市场份额。简易智能型变送器没有明显的优势，在智能型和模拟型的双重夹击下，市场占有率极小，其发展前景特别有限。我国变送器消费企业，特别是大型企业，要生活和发展，必须有智能型变送器。一个捷径是，走合资和合作的道路。当然，要长期生活和持续壮大，必须消化吸收国外先进的智能化技术，改进创新，推出自主知识产权的高性能智能产品。成功的关键是拥有同声传译高性能的传感器，对变送器智能化进行系统架构级想象，特别是研究先进的标定算法。另外要积极研究现场总线变送器，这样可以提高研究起点。这是一个长期的持续研究进步的过程，需要投入较大的人力和物力，关键是技术积累和持续改进。模拟型变送器的转换电路简朴，成本低廉，抗外界电磁干扰和核辐射的能力强，具有独特的优势。在小型工程、低端市场和核应用领域有很大作为，作为智能产品的有力补充，市场空间同样巨大。因此，我国变送器消费企业应连续研究和大力消费，争取占有同档次产品在国内接近全部的市场份额。ST
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