Jenis-jenis pemancar tekanan

Pengenalan diri sederhana dari pemancar tekanan

Sebagai sensor tekanan yang keluarannya berupa sinyal standar, pemancar tekanan adalah instrumen yang menerima variabel tekanan dan mengubahnya menjadi sinyal keluaran standar secara proporsional. Pemancar tekanan dapat mengubah parameter tekanan fisik gas, cairan, dll. yang dirasakan oleh sensor sel beban menjadi sinyal listrik standar (seperti 4-20mADC, dll.) untuk menyediakan instrumen sekunder seperti alarm indikator, perekam, regulator, dll. untuk pengukuran, indikasi, dan pengaturan proses.

Klasifikasi pemancar tekanan

Biasanya pemancar tekanan yang kita bicarakan dibagi menurut prinsip:
Pemancar tekanan kapasitif, pemancar tekanan resistif, pemancar tekanan induktif, pemancar tekanan semikonduktor, dan pemancar tekanan piezoelektrik untuk pengukuran frekuensi tinggi. Di antara semuanya, pemancar tekanan resistif adalah yang paling banyak digunakan. Pemancar tekanan kapasitif menjadikan pemancar 3051S dari Rosemount sebagai representasi produk kelas atas.

Pemancar tekanan dapat dibagi menjadi logam, keramik, silikon terdifusi, silikon monokristalin, safir, film sputter, dan lain-lain sesuai dengan komponen yang peka terhadap tekanan.

• Pemancar tekanan logam memiliki akurasi yang buruk, tetapi memiliki pengaruh suhu yang kecil, dan cocok untuk area dengan rentang suhu yang lebar dan persyaratan akurasi yang rendah.
• Sensor tekanan keramik memiliki akurasi yang lebih baik, tetapi lebih terpengaruh oleh suhu. Keramik juga memiliki keunggulan ketahanan benturan dan korosi, yang dapat digunakan dalam bidang respons.
• Akurasi transmisi tekanan silikon terdifusi sangat tinggi, dan pergeseran suhunya juga besar, sehingga umumnya diperlukan kompensasi suhu sebelum dapat digunakan. Selain itu, bahkan setelah kompensasi suhu, tekanan di atas 125°C tidak dapat diukur. Namun, pada suhu ruangan, koefisien sensitivitas silikon terdifusi adalah 5 kali lipat dari keramik, sehingga umumnya digunakan dalam bidang pengukuran presisi tinggi.
• Pemancar tekanan silikon kristal tunggal adalah sensor paling akurat dalam praktik industri. Ini merupakan versi terbaru dari silikon terdifusi. Tentu saja, harganya juga lebih tinggi. Saat ini, Yokogawa dari Jepang merupakan perwakilan di bidang tekanan silikon monokristalin.
• Pemancar tekanan safir tidak sensitif terhadap perubahan suhu, dan memiliki karakteristik kerja yang baik bahkan dalam kondisi suhu tinggi; safir memiliki ketahanan radiasi yang sangat kuat; tidak ada penyimpangan pn; dapat bekerja secara normal dalam kondisi kerja terburuk dan dapat diandalkan. Kinerja tinggi, akurasi baik, kesalahan suhu minimal, dan kinerja biaya keseluruhan tinggi.
• Pemancar tekanan film tipis sputtering tidak mengandung perekat, dan menunjukkan stabilitas serta keandalan jangka panjang yang lebih tinggi dibandingkan sensor pengukur regangan lengket; Pemancar tekanan ini kurang terpengaruh oleh suhu: ketika suhu berubah 100℃, penyimpangan nol hanya 0,5%. Kinerja suhunya jauh lebih unggul daripada sensor tekanan silikon difusi; selain itu, sensor ini dapat langsung bersentuhan dengan media korosif umum.

Prinsip berbagai jenis pemancar tekanan

• Prinsip pemancar tekanan kapasitif.

Ketika tekanan langsung bekerja pada permukaan diafragma pengukur, diafragma menghasilkan deformasi kecil. Sirkuit presisi tinggi pada diafragma pengukur mengubah deformasi kecil ini menjadi tegangan linier tinggi yang proporsional terhadap tekanan dan proporsional terhadap tegangan eksitasi. Sinyal, lalu menggunakan chip khusus untuk mengubah sinyal tegangan ini menjadi sinyal arus standar industri 4-20 mA atau sinyal tegangan 1-5 V.

• Prinsip pemancar tekanan silikon terdifusi

Tekanan media yang diukur bekerja langsung pada diafragma sensor (biasanya diafragma 316L), yang menyebabkan diafragma menghasilkan perpindahan mikro yang proporsional terhadap tekanan media, mengubah nilai resistansi sensor, dan mendeteksinya dengan rangkaian Wheatstone. Perubahan ini, lalu mengubah dan mengeluarkan sinyal pengukuran standar yang sesuai dengan tekanan ini.

• Prinsip pemancar tekanan silikon monokristalin

Sensor tekanan piezoresistif dibangun menggunakan efek piezoresistif silikon kristal tunggal. Wafer silikon kristal tunggal digunakan sebagai elemen elastis. Ketika tekanan berubah, silikon kristal tunggal menghasilkan regangan, sehingga resistansi regangan yang terdifusi langsung padanya menghasilkan perubahan yang proporsional terhadap tekanan terukur, dan kemudian sinyal keluaran tegangan yang sesuai diperoleh oleh rangkaian jembatan.

• Prinsip pemancar tekanan keramik

Tekanan langsung bekerja pada permukaan depan diafragma keramik, menyebabkan sedikit deformasi diafragma. Resistor film tebal dicetak di bagian belakang diafragma keramik dan dihubungkan ke jembatan Wheatstone (jembatan tertutup) karena efek piezoresistif varistor. Jembatan ini menghasilkan sinyal tegangan yang sangat linier, proporsional terhadap tekanan dan proporsional terhadap tegangan eksitasi. Umumnya digunakan untuk pengukuran tekanan kompresor udara, lebih banyak keramik yang digunakan.

• Prinsip pemancar tekanan pengukur regangan

Pemancar tekanan strain gauge yang paling umum digunakan adalah strain gauge resistansi logam dan strain gauge semikonduktor. Strain gauge resistansi logam adalah perangkat sensitif yang mengubah perubahan regangan pada benda uji menjadi sinyal listrik. Terdapat dua jenis strain gauge, yaitu strain gauge kawat dan strain gauge foil logam. Biasanya, strain gauge terikat erat pada matriks regangan mekanis melalui perekat khusus. Ketika matriks mengalami perubahan tegangan, strain gauge resistansi juga mengalami deformasi, sehingga nilai resistansi strain gauge berubah, sehingga tegangan yang diberikan pada resistor pun berubah. Pemancar tekanan strain gauge relatif jarang di pasaran.

• Pemancar tekanan safir

Pemancar tekanan safir menggunakan prinsip kerja resistensi regangan, mengadopsi komponen sensitif safir silikon presisi tinggi, dan mengubah sinyal tekanan menjadi sinyal listrik standar melalui sirkuit penguat khusus.

• Pemancar tekanan film sputtering

Elemen sensitif tekanan sputtering diproduksi menggunakan teknologi mikroelektronika, membentuk jembatan Wheatstone yang kokoh dan stabil pada permukaan diafragma baja tahan karat elastis. Ketika tekanan media yang diukur bekerja pada diafragma baja tahan karat elastis, jembatan Wheatstone di sisi lainnya menghasilkan sinyal keluaran listrik yang sebanding dengan tekanan. Karena ketahanan benturannya yang baik, film sputtering sering digunakan pada kondisi dengan tekanan yang sering terjadi, seperti pada peralatan hidrolik.

Tindakan pencegahan pemilihan pemancar tekanan

• Pemilihan nilai rentang tekanan pemancar:

Pertama, tentukan nilai maksimum tekanan terukur dalam sistem. Umumnya, Anda perlu memilih pemancar dengan rentang tekanan sekitar 1,5 kali lebih besar dari nilai maksimum, atau biarkan rentang tekanan normal berada pada pemancar tekanan. 1/3 hingga 2/3 dari rentang normal juga merupakan metode yang umum.

• Jenis media tekanan apa:

Cairan kental dan lumpur akan menyumbat port tekanan. Pelarut atau zat korosif akan merusak material di dalam pemancar yang bersentuhan langsung dengan media ini.
Material pemancar tekanan umum yang bersentuhan dengan medium adalah baja tahan karat 316. Jika medium tidak korosif terhadap baja tahan karat 316, maka pada dasarnya semua pemancar tekanan cocok untuk mengukur tekanan medium;
Jika media bersifat korosif terhadap baja tahan karat 316, segel kimia harus digunakan, dan pengukuran tidak langsung harus dilakukan. Jika tabung kapiler berisi minyak silikon digunakan untuk memandu tekanan, hal ini dapat mencegah korosi pada pemancar tekanan dan memperpanjang umur pemancar tekanan.

• Seberapa tinggi akurasi yang dibutuhkan pemancar:

Akurasi ditentukan oleh: non-linearitas, histeresis, non-repeatability, suhu, skala offset nol, dan suhu. Semakin tinggi akurasi, semakin tinggi pula harganya. Umumnya, akurasi pemancar tekanan silikon terdifusi adalah 0,5 atau 0,25, sedangkan pemancar tekanan silikon kapasitif atau monokristalin memiliki akurasi 0,1 atau bahkan 0,075.

• Proses koneksi pemancar:

Umumnya, pemancar tekanan dipasang pada pipa atau tangki. Tentu saja, sebagian kecilnya dipasang dan digunakan bersama flow meter. Biasanya terdapat tiga bentuk pemasangan pemancar tekanan: ulir, flensa, dan klem. Oleh karena itu, sebelum memilih pemancar tekanan, sambungan proses juga harus dipertimbangkan. Jika berulir, spesifikasi ulir perlu ditentukan. Untuk flensa, spesifikasi flensa dengan diameter nominal perlu dipertimbangkan.

Pengenalan industri pemancar tekanan

Sekitar 40 negara di seluruh dunia terlibat dalam penelitian dan produksi sensor, di mana Amerika Serikat, Jepang, dan Jerman merupakan wilayah dengan produksi sensor terbesar. Ketiga negara ini bersama-sama menguasai lebih dari 50% pasar sensor dunia.

Saat ini, pasar pemancar tekanan di negara saya sudah matang dengan konsentrasi pasar yang tinggi. Namun, posisi dominannya adalah negara-negara asing yang diwakili oleh Emerson, Yokogawa, Siemens, dll. Produk-produk bermerek menguasai sekitar 70% pangsa pasar dan memiliki keunggulan absolut dalam proyek-proyek teknik skala besar dan menengah.

Hal ini disebabkan oleh konsekuensi dari penerapan awal strategi "pasar teknologi" di negara saya, yang sangat merugikan perusahaan-perusahaan milik negara di negara saya dan pernah mengalami kegagalan. Namun, di saat yang sama, beberapa produsen, yang diwakili oleh perusahaan-perusahaan swasta Tiongkok, diam-diam muncul dan tumbuh lebih kuat. Pasar pemancar tekanan masa depan Tiongkok penuh dengan ketidakpastian baru.