压力传感器的安装环境对测量精度有哪些影响?

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4周前

当压力传感器安装在靠近强电磁场源的地方,如大型电机、变压器、电焊机等,外部电磁场会在传感器的信号线上感应出电动势。...当压力传感器暴露在含有腐蚀性气体的环境中,如二氧化硫、硫化氢、氯气等,这些气体会腐蚀传感器的外壳、弹性元件和内部电路。

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压力传感器的安装环境对其测量精度有诸多影响,主要体现在以下几个方面:

温度方面

热胀冷缩效应 

当环境温度发生变化时,压力传感器的外壳、内部的弹性元件以及测量电路等都会因热胀冷缩而产生尺寸和物理性质的改变。

例如,在高温环境下,弹性元件的刚度可能会降低,导致其在相同压力作用下的变形量增大,从而使传感器输出的电信号发生变化,引起测量误差。一般而言,普通压力传感器在温度每变化 10℃时,测量误差可能会增加 0.1% 至 0.3%。

零点漂移

长时间处于温度不稳定的环境中,压力传感器的零点会发生漂移,即当压力为零时,传感器的输出值不再为零。

这是因为温度变化会影响传感器内部的电子元件的性能参数,如电阻、电容等,进而改变了传感器的初始输出状态。例如,在一些工业现场,若白天和晚上的温差较大,压力传感器的零点可能会在一天内漂移几毫伏甚至几十毫伏,严重影响测量精度 。

温度梯度影响

如果安装环境中存在温度梯度,即不同位置的温度不均匀,会导致压力传感器内部产生热应力。

这种热应力会使传感器的结构发生微小变形,从而改变传感器的灵敏度和线性度,使测量结果出现偏差。例如,在大型加热炉附近安装的压力传感器,由于炉体散热不均匀,可能会使传感器受到不均匀的温度作用,降低测量精度。

振动方面

机械振动干扰

安装在振动较大的设备或管道上的压力传感器,会受到振动的干扰,使传感器内部的弹性元件产生额外的振动变形。

这种额外变形叠加在压力引起的变形上,会导致传感器输出信号的波动,影响测量精度。例如,在压缩机、泵等设备附近安装的压力传感器,若不采取有效的减震措施,测量误差可能会高达 5% 甚至更高。

长期振动损害

持续的振动还可能导致压力传感器的内部连接松动、焊点脱落、元件损坏等问题。

例如,对于一些采用微机电系统(MEMS)技术制造的压力传感器,其内部的微小结构在长期振动作用下容易发生疲劳损坏,使传感器的性能下降甚至失效,严重影响测量精度和可靠性。

电磁干扰方面

外部电磁场影响

当压力传感器安装在靠近强电磁场源的地方,如大型电机、变压器、电焊机等,外部电磁场会在传感器的信号线上感应出电动势。

这种感应电动势会叠加在传感器的正常输出信号上,造成信号失真,使测量结果出现偏差。例如,在电力变电站中安装的压力传感器,如果距离高压设备较近,电磁干扰可能会使传感器的测量误差增大 1% 至 3%。

静电干扰

在一些干燥的环境中,容易产生静电现象。如果压力传感器安装在这样的环境中且没有良好的接地措施,静电电荷可能会在传感器表面积累。

当静电积累到一定程度时,会通过传感器的内部电路放电,干扰传感器的正常工作,导致测量数据异常。例如,在某些化工粉体输送管道上安装的压力传感器,由于粉体摩擦容易产生静电,若接地不良,可能会频繁出现测量错误。

湿度和腐蚀性气体方面

湿度影响

高湿度环境会使压力传感器的绝缘性能下降,导致传感器内部的电路出现漏电现象。

这不仅会影响传感器的测量精度,还可能会损坏传感器的电子元件。例如,在一些潮湿的地下矿井中安装的压力传感器,如果防护不当,湿度可能会使传感器的绝缘电阻降低,测量误差增大。

腐蚀性气体侵蚀

当压力传感器暴露在含有腐蚀性气体的环境中,如二氧化硫、硫化氢、氯气等,这些气体会腐蚀传感器的外壳、弹性元件和内部电路。

腐蚀会导致传感器的结构和性能发生变化,降低传感器的测量精度和使用寿命。例如,在化工生产车间中,如果压力传感器没有进行有效的防腐处理,长期接触腐蚀性气体后,传感器的灵敏度可能会降低 20% 以上,甚至完全失效。

安装位置和流体特性方面

安装位置不当

如果压力传感器安装在管道的弯头、阀门等局部阻力元件附近,流体的流动状态会发生剧烈变化,产生涡流和压力波动。

这种不稳定的压力会使传感器测量到的压力值不准确,不能真实反映管道内的实际压力。例如,在流体输送管道的弯头处安装压力传感器,测量误差可能会达到 3% 至 5%。

流体特性影响

当测量含有杂质、气泡或粘性较大的流体压力时,这些流体特性也会对压力传感器的测量精度产生影响。

杂质可能会堵塞传感器的压力接口,使传感器无法准确测量压力;气泡的存在会使流体的密度和弹性发生变化,导致压力测量值出现偏差;粘性较大的流体则会增加传感器弹性元件的受力,使测量结果偏大。例如,在测量含有大量气泡的油液压力时,测量误差可能会高达 10% 左右。

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当压力传感器安装在靠近强电磁场源的地方,如大型电机、变压器、电焊机等,外部电磁场会在传感器的信号线上感应出电动势。...当压力传感器暴露在含有腐蚀性气体的环境中,如二氧化硫、硫化氢、氯气等,这些气体会腐蚀传感器的外壳、弹性元件和内部电路。

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热胀冷缩效应 

当环境温度发生变化时,压力传感器的外壳、内部的弹性元件以及测量电路等都会因热胀冷缩而产生尺寸和物理性质的改变。

例如,在高温环境下,弹性元件的刚度可能会降低,导致其在相同压力作用下的变形量增大,从而使传感器输出的电信号发生变化,引起测量误差。一般而言,普通压力传感器在温度每变化 10℃时,测量误差可能会增加 0.1% 至 0.3%。

零点漂移

长时间处于温度不稳定的环境中,压力传感器的零点会发生漂移,即当压力为零时,传感器的输出值不再为零。

这是因为温度变化会影响传感器内部的电子元件的性能参数,如电阻、电容等,进而改变了传感器的初始输出状态。例如,在一些工业现场,若白天和晚上的温差较大,压力传感器的零点可能会在一天内漂移几毫伏甚至几十毫伏,严重影响测量精度 。

温度梯度影响

如果安装环境中存在温度梯度,即不同位置的温度不均匀,会导致压力传感器内部产生热应力。

这种热应力会使传感器的结构发生微小变形,从而改变传感器的灵敏度和线性度,使测量结果出现偏差。例如,在大型加热炉附近安装的压力传感器,由于炉体散热不均匀,可能会使传感器受到不均匀的温度作用,降低测量精度。

振动方面

机械振动干扰

安装在振动较大的设备或管道上的压力传感器,会受到振动的干扰,使传感器内部的弹性元件产生额外的振动变形。

这种额外变形叠加在压力引起的变形上,会导致传感器输出信号的波动,影响测量精度。例如,在压缩机、泵等设备附近安装的压力传感器,若不采取有效的减震措施,测量误差可能会高达 5% 甚至更高。

长期振动损害

持续的振动还可能导致压力传感器的内部连接松动、焊点脱落、元件损坏等问题。

例如,对于一些采用微机电系统(MEMS)技术制造的压力传感器,其内部的微小结构在长期振动作用下容易发生疲劳损坏,使传感器的性能下降甚至失效,严重影响测量精度和可靠性。

电磁干扰方面

外部电磁场影响

当压力传感器安装在靠近强电磁场源的地方,如大型电机、变压器、电焊机等,外部电磁场会在传感器的信号线上感应出电动势。

这种感应电动势会叠加在传感器的正常输出信号上,造成信号失真,使测量结果出现偏差。例如,在电力变电站中安装的压力传感器,如果距离高压设备较近,电磁干扰可能会使传感器的测量误差增大 1% 至 3%。

静电干扰

在一些干燥的环境中,容易产生静电现象。如果压力传感器安装在这样的环境中且没有良好的接地措施,静电电荷可能会在传感器表面积累。

当静电积累到一定程度时,会通过传感器的内部电路放电,干扰传感器的正常工作,导致测量数据异常。例如,在某些化工粉体输送管道上安装的压力传感器,由于粉体摩擦容易产生静电,若接地不良,可能会频繁出现测量错误。

湿度和腐蚀性气体方面

湿度影响

高湿度环境会使压力传感器的绝缘性能下降,导致传感器内部的电路出现漏电现象。

这不仅会影响传感器的测量精度,还可能会损坏传感器的电子元件。例如,在一些潮湿的地下矿井中安装的压力传感器,如果防护不当,湿度可能会使传感器的绝缘电阻降低,测量误差增大。

腐蚀性气体侵蚀

当压力传感器暴露在含有腐蚀性气体的环境中,如二氧化硫、硫化氢、氯气等,这些气体会腐蚀传感器的外壳、弹性元件和内部电路。

腐蚀会导致传感器的结构和性能发生变化,降低传感器的测量精度和使用寿命。例如,在化工生产车间中,如果压力传感器没有进行有效的防腐处理,长期接触腐蚀性气体后,传感器的灵敏度可能会降低 20% 以上,甚至完全失效。

安装位置和流体特性方面

安装位置不当

如果压力传感器安装在管道的弯头、阀门等局部阻力元件附近,流体的流动状态会发生剧烈变化,产生涡流和压力波动。

这种不稳定的压力会使传感器测量到的压力值不准确,不能真实反映管道内的实际压力。例如,在流体输送管道的弯头处安装压力传感器,测量误差可能会达到 3% 至 5%。

流体特性影响

当测量含有杂质、气泡或粘性较大的流体压力时,这些流体特性也会对压力传感器的测量精度产生影响。

杂质可能会堵塞传感器的压力接口,使传感器无法准确测量压力;气泡的存在会使流体的密度和弹性发生变化,导致压力测量值出现偏差;粘性较大的流体则会增加传感器弹性元件的受力,使测量结果偏大。例如,在测量含有大量气泡的油液压力时,测量误差可能会高达 10% 左右。

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