Senzor absolútneho tlaku | Dosah, presnosť, stabilita

Rozsah merania a presnosť teploty – výkon v prevádzkových podmienkach

Senzor absolútneho tlaku meria tlak vzhľadom na dokonalé vákuum (nulová referencia). Dostupné rozsahy siahajú od vysokocitlivých nízkotlakových jednotiek (0-10 kPaA pre výškomer a barometriu) až po vysokotlakové priemyselné varianty (0-5 000 kPaA pre hydraulické a pneumatické systémy). Nižšie je uvedená komplexná tabuľka údajov o rozsahu a presnosti na základe kalibrovaného testovania ISO 17025 v extrémnych teplotách.

Teplotný koeficient (TC) udáva, o koľko sa presnosť znižuje na stupeň Celzia od kalibračnej teploty. Pre snímač 0-1000 kPaA TC ±0,010 percent FS na stupeň znamená, že pohyb z 25 °C na 85 °C predstavuje ďalšiu chybu ±0,60 percenta FS. Moderné senzory využívajú digitálnu teplotnú kompenzáciu (DTC) pomocou zabudovaných termistorov a polynomiálnych korekčných algoritmov. DTC znižuje chybu spôsobenú teplotou 5 až 10 v porovnaní s nekompenzovanými snímačmi. Napríklad kompenzovaný snímač s presnosťou ±0,10 percenta FS pri 25°C udržiava ±0,15 percenta FS od 0°C do 70°C, zatiaľ čo nekompenzovaná jednotka sa posunie na ±0,50 percenta FS v rovnakom rozsahu.

Príklad aplikácie: Stanica na monitorovanie atmosféry v nadmorskej výške 4 500 metrov vyžaduje rozsah 0-110 kPaA s presnosťou ±0,05 percenta FS. Pri zimných teplotách -30 °C kompenzovaný snímač udržiava ±0,12 percent FS – dostatočné pre meteorologické požiadavky. Bez kompenzácie by sa ten istý snímač posunul na ±0,35 percenta FS, čím by prekročil špecifikáciu 0,2 percenta FS.

Odolnosť voči prostrediu – odolnosť voči vlhkosti, vibráciám a koróznym plynom

Senzor absolútneho tlaku funguje v rôznych prostrediach, od čistých priestorov až po vrtné plošiny na mori. Presnosť snímača spochybňujú tri primárne faktory prostredia: prenikanie vlhkosti, mechanické vibrácie a chemická korózia. Nižšie je uvedený podrobný rozpis mechanizmov ochrany a údajov o výkone.

Pre vonkajšie alebo námorné inštalácie poskytuje kombinácia krytu IP67, 316L membrány a UV stabilizovaného plášťa kábla (voliteľné) 5-10 rokov bezúdržbovej prevádzky. Príklad: v čistiarni odpadových vôd bolo nainštalovaných 20 snímačov absolútneho tlaku na monitorovanie varnej nádrže. Po 3 rokoch nepretržitého vystavenia sírovodíku a metánu jednotky 316L vykazovali nulové poruchy, zatiaľ čo konkurenčné jednotky s 304 membránami vyžadovali výmenu po 18 mesiacoch.

Dlhodobá stabilita – charakteristiky driftu a intervaly rekalibrácie

Senzory absolútneho tlaku vykazujú predvídateľný dlhodobý posun v dôsledku mechanického uvoľnenia snímacieho prvku, starnutia lepidla a degradácie elektronických komponentov. Pochopenie mier driftu umožňuje užívateľom zostaviť nákladovo efektívne rekalibračné plány bez ohrozenia spoľahlivosti merania.

Drift nie je lineárny v priebehu času. Väčšina senzorov vykazuje vyšší drift v prvom roku (obdobie zábehu), po ktorom nasleduje stabilná oblasť, potom zrýchlený drift blízko konca životnosti. Typický vzor pre piezorezistívny snímač: posun v prvom roku 0,08 percenta FS, drift 2-5 rokov 0,03 percent FS za rok, 6-10 rokov drift 0,06 percent FS za rok. To znamená, že snímač špecifikovaný s presnosťou ±0,25 percenta FS môže zostať v rámci špecifikácie 6-8 rokov bez rekalibrácie, ak rozpočet aplikácie umožňuje ±0,35 percenta FS.

Pokyny pre intervaly rekalibrácie založené na kritickosti aplikácie:

• Kritické aplikácie (letecký, medicínsky, farmaceutický): 12 mesiacov. Požadované normami ISO 13485 a AS9100D. Maximálny povolený drift 0,1 percenta FS medzi kalibráciami.
• Kontrola priemyselných procesov (ropa a plyn, chemikálie, výroba elektriny): 24 mesiacov. Prijateľný posun 0,2 percenta FS. Mnohé závody dodržiavajú API 551 alebo interné štandardy.
• HVAC a automatizácia budov : 60 mesiacov. Drift pod 0,5 percenta FS je prijateľný pre riadenie komfortu a monitorovanie energie.
• Výskum a laboratórium : 12-24 mesiacov v závislosti od požadovanej neistoty. Zvyčajne sa vyžaduje drift pod 0,05 percenta FS.

The Senzor absolútneho tlaku s technológiou tenkovrstvového tenzometra vykazuje najnižší dlhodobý drift. V 5-ročnej terénnej štúdii 50 senzorov monitorujúcich tlak v plynovode bol priemerný ročný posun 0,022 percenta FS. Po 60 mesiacoch zostalo 94 percent senzorov v rámci pôvodnej špecifikácie ±0,25 percenta FS bez rekalibrácie. V prípade snímačov s vysokým ročným posunom (nad 0,10 percenta FS) sú hlavnými príčinami udalosti pretlaku, tepelné šoky alebo výrobné chyby, a nie bežné starnutie.

Pre aplikácie vyžadujúce vysokú presnosť v priebehu desaťročí (metrológia, monitorovanie klímy) je povinná ročná rekalibrácia s nadväznosťou na národné normy (NIST, PTB, NIM). Kalibračná pamäť snímača ukladá koeficienty kompenzácie teploty, čo umožňuje rekalibráciu bez výmeny komponentov. Medzi kalibráciami môžu používatelia vykonávať kontroly nulového poľa odvzdušnením snímača do atmosféry (ak absolútny snímač obsahuje referenciu vákua) alebo pomocou presného kalibrátora tlaku. Posun nuly presahujúci 0,2 percenta FS naznačuje potrebu rekalibrácie z výroby.

Praktická matica výberu – prispôsobenie špecifikácií snímača konečnému použitiu

Na základe údajov uvedených vyššie nasledujúci rozhodovací rámec pomáha inžinierom vybrať si vhodné Senzor absolútneho tlaku pre špecifické prevádzkové prostredia a požiadavky na presnosť.

The Senzor absolútneho tlaku poskytuje spoľahlivé meranie absolútneho tlaku v rôznych aplikáciách, keď je zvolený správny rozsah, stupeň presnosti, ochrana životného prostredia a plán rekalibrácie. Pre väčšinu priemyselných aplikácií ponúka snímač 0-1000 kPaA s presnosťou ±0,25 percenta FS, 316L membránou, krytím IP67 a 24-mesačným intervalom rekalibrácie najlepšiu rovnováhu medzi cenou a výkonom. Používatelia vyžadujúci vyššiu presnosť by mali uprednostniť modely s teplotnou kompenzáciou s každoročnou rekalibráciou, zatiaľ čo používatelia v korozívnom prostredí musia špecifikovať vhodné materiály membrány. Všetky prezentované údaje sú odvodené z testovania akreditovaného podľa normy ISO 17025 a overenia v teréne v rámci 5 000 inštalácií po celom svete.