影響壓力變送器誤差的幾種因素

戴悟明

摘要：隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，各領(lǐng)域的不斷進(jìn)步，在壓力變送器設(shè)計(jì)中使用復(fù)合硅將壓力信號(hào)轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)，由于硅材料特性復(fù)合硅輸出會(huì)受到溫度的變化影響，使壓力變送器存在溫度漂移特性，嚴(yán)重影響測(cè)量精確度。因此，消弱溫度變化引起的測(cè)量誤差使壓力變送器開發(fā)過程中需要解決的關(guān)鍵問題。

關(guān)鍵詞：影響壓力;變送器誤差;幾種因素

引言

壓力變送器是一種將壓力信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)的電測(cè)信號(hào)輸出的壓力儀表，智能型、高準(zhǔn)確度壓力變送器在工程中被廣泛應(yīng)用。在壓力變送器的測(cè)量過程中，需要配備的主要標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備為壓力標(biāo)準(zhǔn)器和電測(cè)標(biāo)準(zhǔn)器。

1常用壓力變送器的工作原理和特點(diǎn)

1.1壓阻式壓力變送器

壓阻式壓力變送器的主要組成部分之一是電阻應(yīng)變片（原理見圖1所示）。電阻應(yīng)變片應(yīng)用最多的是金屬電阻應(yīng)變片和半導(dǎo)體應(yīng)變片2種。金屬電阻應(yīng)變片又有絲狀應(yīng)變片和金屬箔狀應(yīng)變片2種。通常是將應(yīng)變片通過特殊的粘和劑緊密的粘合在產(chǎn)生力學(xué)應(yīng)變基體上，當(dāng)基體受力發(fā)生應(yīng)力變化時(shí)，電阻應(yīng)變片也一起產(chǎn)生形變，使其的阻值發(fā)生改變，從而使加在電阻上的電壓發(fā)生變化，在通過變送電路對(duì)壓力物理量進(jìn)行測(cè)量，并轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。

1.2陶瓷壓力變送器

陶瓷壓力變送器沒有液體的傳遞，當(dāng)壓力直接作用在陶瓷膜片的前表面時(shí)，膜片會(huì)產(chǎn)生微小的形變，使印刷在陶瓷膜片的背面厚膜電阻連接的惠斯通電橋（閉橋），產(chǎn)生一個(gè)與壓力成正比的高度線性、與激勵(lì)電壓也成正比的直流電壓信號(hào)，在通過變送電路對(duì)壓力物理量進(jìn)行測(cè)量，并轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)。這種變送器在生產(chǎn)工藝過程中可將各種介質(zhì)包括腐蝕性和非腐蝕性的氣體、液體直接引入到陶瓷膜片上，無需進(jìn)行復(fù)雜的隔離技術(shù)，因此，價(jià)格低廉，陶瓷的熱穩(wěn)定特性及它的厚膜電阻可以使它的工作溫度范圍可達(dá)-40℃～135℃，因此，具有測(cè)量準(zhǔn)確度高、長(zhǎng)期穩(wěn)定性好的特點(diǎn)。

1.3擴(kuò)散硅壓力變送器

擴(kuò)散硅壓力變送器問世于20世紀(jì)90年代中期，它是利用單晶硅的壓阻效應(yīng)，以單晶硅為基體，按特定晶向，用先進(jìn)的微機(jī)械加工技術(shù)形成彈性元件，在其適當(dāng)位置用集成電路工藝形成4個(gè)等值應(yīng)變電阻，組成惠斯登電橋，對(duì)電橋施加一恒下電壓（電流），當(dāng)有壓力（差壓）作用到彈性元件時(shí)，使輸出與對(duì)應(yīng)于所加壓力成比例的電壓信號(hào)，再通過變送電路對(duì)壓力物理量進(jìn)行測(cè)量，并轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)（原理見圖2所示）。擴(kuò)散硅式壓力變送器與傳統(tǒng)產(chǎn)品相比具有技術(shù)先進(jìn)、性能可靠、安裝方便、準(zhǔn)確度高、體積小等優(yōu)點(diǎn)。

1.4壓電壓力變送器

壓電壓力變送器的工作原理是壓電效應(yīng)，它是利用電氣元件和其他機(jī)械，把待測(cè)的壓力轉(zhuǎn)換成為電量，傳感器中主要使用的壓電材料有石英、酒石酸鉀鈉和磷酸二氫胺等幾種（原理見圖3）。該種變送器，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、重量輕、使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)，但它不能用于靜態(tài)測(cè)量，只能夠測(cè)量動(dòng)態(tài)的應(yīng)力。它既可以用來測(cè)量大的壓力，也可以用來測(cè)量微小的壓力。因?yàn)闇y(cè)量動(dòng)態(tài)壓力非常普遍，所以壓電式壓力變送器的應(yīng)用也非常廣泛。

1.5電容式壓力變送器

電容式壓力變送器誕生至今已有20多年歷史了，它的精度高，耐腐蝕，耐污染，穩(wěn)定性好，是國(guó)內(nèi)外公認(rèn)的檢測(cè)低真空壓力的理想儀表。電容式壓力變送器，是由測(cè)量膜片與兩側(cè)絕緣片上的電極組成一個(gè)電容器（見圖4）。當(dāng)兩側(cè)壓力不一致時(shí)，致使測(cè)量膜片產(chǎn)生的位移量和壓力差成正比，故兩側(cè)電容量就不等，通過振蕩和解調(diào)電路，轉(zhuǎn)換成與壓力成正比的電信號(hào)，再通過變送電路對(duì)壓力物理量進(jìn)行測(cè)量，并轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，它的應(yīng)用涉及民用工業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域，并在航天工業(yè)、核工業(yè)等軍事工業(yè)中發(fā)揮著獨(dú)特的作用。

2壓力變送器使用建議

（1）選用合適量程的壓力變送器。這是因?yàn)閴毫ψ兯推鞯募?jí)別是按照滿量程的百分比計(jì)算的，在小壓力測(cè)量情況下，會(huì)造成相對(duì)誤差過大。（2）某些壓力變送器的感壓膜片暴露在外，而感壓膜片比較脆弱，不能觸摸或者硬物捅刺。尤其是安裝的時(shí)候，注意不能壓迫到感壓膜片。（3）電壓輸出型的壓力變送器在信號(hào)長(zhǎng)距離傳輸中會(huì)有衰減，使用中應(yīng)該注意。（4）某些差壓變送器的安裝位置會(huì)對(duì)輸出產(chǎn)生影響，送檢的時(shí)候應(yīng)與計(jì)量人員溝通確定安裝位置。由于安裝位置造成輸出發(fā)生變化，可以通過調(diào)整零點(diǎn)按鈕使輸出曲線恢復(fù)。（5）壓力管道內(nèi)有殘液、沉淀物或其他外來物質(zhì)流入導(dǎo)壓管內(nèi)會(huì)產(chǎn)生測(cè)量誤差，應(yīng)及時(shí)清除。

3提高壓力變送器校準(zhǔn)方法及數(shù)據(jù)處理質(zhì)量的具體策略

3.1提升壓力變送器計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置合理性

首先，壓力變送器裝置在進(jìn)行校準(zhǔn)技術(shù)應(yīng)用的過程中，需要對(duì)技術(shù)資源的應(yīng)用規(guī)程具備足夠的關(guān)注，使壓力變送器裝置的實(shí)際應(yīng)用可以充分適應(yīng)硬件資源有效期的設(shè)計(jì)需要，為壓力變送器裝置成熟的適應(yīng)技術(shù)核查需要提供幫助。要結(jié)合壓力變送器裝置的使用需求，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)技術(shù)的實(shí)踐方案加以制定，并且結(jié)合壓力變送器裝置運(yùn)輸管理的具體需要，制定符合變送器技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的方案，使壓力變送器可以更多的按照完成校準(zhǔn)之后的數(shù)據(jù)資源狀態(tài)實(shí)現(xiàn)技術(shù)層面的優(yōu)化處置，以此保證計(jì)量性質(zhì)的業(yè)務(wù)能夠在壓力變送器裝置完整的適應(yīng)核查技術(shù)應(yīng)用要求的情況下，更好的實(shí)現(xiàn)自身的價(jià)值。在進(jìn)行核查方案細(xì)節(jié)這幾的過程中，要強(qiáng)化對(duì)技術(shù)性核查標(biāo)準(zhǔn)的重視，使更多的壓力變送器裝置實(shí)際校準(zhǔn)措施可以按照固定的核查程序完成自身的技術(shù)處置，并為校準(zhǔn)技術(shù)更好的適應(yīng)壓力變送器裝置的計(jì)量狀態(tài)調(diào)整需要提供支持。

3.2增強(qiáng)基礎(chǔ)性數(shù)據(jù)資源的處理妥當(dāng)性

在實(shí)施數(shù)據(jù)資源分析處置的過程中，需要強(qiáng)化對(duì)數(shù)據(jù)資源校準(zhǔn)方案價(jià)值的關(guān)注，按照技術(shù)資源應(yīng)用行程的特征，制定符合數(shù)據(jù)資源控制處理需要的策略，使壓力變送器裝置在進(jìn)行計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)分析應(yīng)用的過程中，可以成熟有效的適應(yīng)計(jì)量技術(shù)資源的行程控制需要，并且憑借對(duì)數(shù)據(jù)資源的妥當(dāng)處理，實(shí)現(xiàn)儀表誤差的控制，使儀表裝置可以在元件的壓力特征得到精準(zhǔn)分析的情況下，充分適應(yīng)剛性技術(shù)參數(shù)的處理控制要求，為儀表裝置憑借彈性技術(shù)參數(shù)適應(yīng)壓力變送器應(yīng)用要求提供幫助。

3.3提升技術(shù)文件在壓力變送器校準(zhǔn)方面的應(yīng)用水平

首先，要對(duì)技術(shù)文件資源的實(shí)際使用價(jià)值進(jìn)行較為全面的統(tǒng)計(jì)處理，使技術(shù)文件在具體應(yīng)用的過程中，可以按照固定的規(guī)范特征進(jìn)行具體應(yīng)用，并保證計(jì)量性質(zhì)的活動(dòng)可以在技術(shù)校準(zhǔn)方法得到合理操作的情況下進(jìn)行處置，以此保證技術(shù)文件的實(shí)際使用活動(dòng)能夠充分有效的適應(yīng)壓力變送器裝置的技術(shù)應(yīng)用要求。在進(jìn)行技術(shù)文件實(shí)際使用策略設(shè)計(jì)的過程中，一定要強(qiáng)化對(duì)儀表裝置行程特征的關(guān)注，并使校準(zhǔn)性質(zhì)的技術(shù)資源在實(shí)際應(yīng)用的過程中，可以較為完整的按照數(shù)據(jù)資源的處置應(yīng)用需求進(jìn)行技術(shù)文件應(yīng)用方案的制定，使技術(shù)文件在進(jìn)行技術(shù)校準(zhǔn)的過程中，可以在文件因素的有效應(yīng)用過程中實(shí)現(xiàn)對(duì)壓力變送器數(shù)據(jù)處置方案的優(yōu)化設(shè)置。

結(jié)語(yǔ)

壓力變送器裝置需要使用成熟的校準(zhǔn)技術(shù)加以處置，才可以完整有效的適應(yīng)遠(yuǎn)程檢測(cè)技術(shù)的具體實(shí)施需求，并使數(shù)據(jù)資源的處理應(yīng)用價(jià)值得到更大程度的顯現(xiàn)。

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