如何正確選擇OEM生產(chǎn)中的壓力傳感器

點(diǎn)擊次數(shù)：1553 發(fā)布時(shí)間：2012-3-23

除了購(gòu)買(mǎi)軟件的人，大部分人都希望能在*時(shí)間采購(gòu)適宜的OEM產(chǎn)品。尋找理想的壓力傳感器是OEM生產(chǎn)的一個(gè)重要組成部分。主要選擇依據(jù)包括下列條件：精度、可靠性和校準(zhǔn)周期；操作條件；關(guān)鍵指標(biāo)和非關(guān)鍵指標(biāo)的對(duì)比以及價(jià)格。

　　原始設(shè)備制造商（OEM）都在儀器和監(jiān)控設(shè)備中集成了用于檢測(cè)和控制壓力的復(fù)雜和獨(dú)立技術(shù)。任意OEM設(shè)計(jì)中的主要設(shè)計(jì)原則都是元件的性價(jià)比，壓力傳感器和變送器是需要考慮的價(jià)格因素之一。一般很難取得滿意的權(quán)衡。再者，市場(chǎng)上的各種壓力感測(cè)技術(shù)對(duì)于特別應(yīng)用而言要做出正確選擇也存在一定的困難。目前，普遍使用的壓力技術(shù)為：可變電容、可變磁阻、渦流、粘合應(yīng)變計(jì)、薄膜和壓阻硅技術(shù)。

　　候選的技術(shù)
　　可變電容傳感器通常比較穩(wěn)定并具有非常優(yōu)良的特性，但要求媒介與電容元件絕緣，以防污染和濕氣。

　　Rosemount的3051S系列儀器具有各種可變的電容式壓力傳感器，其具有結(jié)構(gòu)緊湊、水氣密封以及承受惡劣現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的316L的不銹鋼腔室。該儀器可提供0.04%的精度、200:1的量程變比和100ms的響應(yīng)時(shí)間。標(biāo)準(zhǔn)輸出為帶有HART數(shù)字協(xié)議的4–20 mA信號(hào)?；瓞F(xiàn)場(chǎng)總線可通過(guò)簡(jiǎn)單電子板升級(jí)應(yīng)用在該裝置。高可靠的傳感器可在工藝現(xiàn)場(chǎng)安裝，排除了動(dòng)力線的使用并可減少維護(hù)費(fèi)用增加實(shí)用性。
　　可變磁阻和渦流傳感器對(duì)于在任意壓力小于1 psi的現(xiàn)場(chǎng)都是非常適宜的。

　　在渦流壓力傳感器中，高頻磁通量是通過(guò)兩個(gè)匹配在磁場(chǎng)中而不與目標(biāo)傳導(dǎo)的線圈注入的。該附在隨差分壓力移動(dòng)的橫隔膜上。通過(guò)磁場(chǎng)感應(yīng)兩個(gè)線圈的差值可以測(cè)量隔膜的位置。內(nèi)置的電子部件可將信號(hào)轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)溫度補(bǔ)償?shù)妮敵鲂盘?hào)。
　　該類產(chǎn)品由于其量程小于1 in.H2O的差壓而常常用于HVAC系統(tǒng)中。濕/濕結(jié)構(gòu)非常容易滿足絕緣油的要求。在缺點(diǎn)方面，該類產(chǎn)品比其它的傳感器體積大并且一般比較昂貴。
　　粘合應(yīng)變計(jì)技術(shù)已在我們生活中應(yīng)用了40多年并且生產(chǎn)廠商眾多。

　　應(yīng)變計(jì)傳感器，如圖中所示，其與其它壓力檢測(cè)技術(shù)相比具有兩個(gè)無(wú)比優(yōu)點(diǎn)。由于應(yīng)變計(jì)直接粘合在感測(cè)薄膜上，薄膜厚度的變化將隨著壓力量程的變化而變化。只有粘合的金屬片可以測(cè)量幾萬(wàn)磅psi的壓力。因?yàn)閼?yīng)力片直接粘合在感測(cè)薄膜上，所以無(wú)需絕緣膜或填充油的使用。因此該傳感器可很好地阻礙研磨介質(zhì)（常用于薄片隔膜的縫隙）的損傷。
　　該類產(chǎn)品適度，不能滿足較高精度的需求。用于結(jié)合應(yīng)力計(jì)的粘合劑局限于常溫并且此類產(chǎn)品的長(zhǎng)期穩(wěn)定性也是一個(gè)問(wèn)題。由于這類傳感器的感測(cè)隔膜響應(yīng)時(shí)間比較慢，它們只能用于水利方面。另外，低價(jià)格也是它們的優(yōu)勢(shì)。
薄膜技術(shù)具有粘合應(yīng)力計(jì)的所有優(yōu)點(diǎn)并且其長(zhǎng)期穩(wěn)定性具有很大的改善。

　　薄膜壓力傳感器具有非常好的穩(wěn)定性并且其它性能也可通過(guò)濺射感測(cè)元件（可達(dá)到應(yīng)力計(jì)材料、絕緣材料和17-4 pH不銹鋼感測(cè)材料的中等熔接）滿足。濺射和薄膜技術(shù)在實(shí)際使用中可提供多年的測(cè)量保證。

　　隔膜必須由具有非常優(yōu)異彈性系數(shù)的硬材料制作，如17-4 pH的不銹鋼。而相關(guān)高質(zhì)量的感測(cè)隔膜制作的產(chǎn)品會(huì)影響響應(yīng)時(shí)間。
　　壓阻硅壓力傳感器在設(shè)計(jì)和制作合理的情況下具有與生俱來(lái)的靜態(tài)精度。

　　壓阻元件是由分散作用的4臂應(yīng)力計(jì)組合在單晶硅隔膜的表面，其面積和厚度會(huì)根據(jù)壓力量程而變化。電路結(jié)構(gòu)為惠斯通電橋。電橋的作用是將應(yīng)力計(jì)引起的應(yīng)力感應(yīng)電阻的變化轉(zhuǎn)換為電壓的變化，而電壓可直接用傳統(tǒng)儀器測(cè)量。
　　在大規(guī)模生產(chǎn)中，它們是zui為廉價(jià)的產(chǎn)品。非常輕的硅隔膜可以減少?zèng)_擊和振動(dòng)的影響。
精度、可靠性和校準(zhǔn)
　　這篇壓力傳感器的規(guī)范主要針對(duì)OEM應(yīng)用，對(duì)于全面了解操作環(huán)境和性能要求是非常重要的。例如，如果壓力傳感器要用于天然氣等監(jiān)測(cè)性變送器，那么高精度是推薦的主要指標(biāo)。這是確保日用品公平發(fā)票的*方法。另一方面，如果傳感器用于監(jiān)測(cè)壓力壓力不是很關(guān)鍵的安全系統(tǒng)，那么較低價(jià)格和可靠性是主要指標(biāo)，而精度次之。
　　另一個(gè)需要考慮的問(wèn)題是校準(zhǔn)周期。一個(gè)穩(wěn)定的裝置需要每隔2–3年校準(zhǔn)一次，而一個(gè)差些的產(chǎn)品需要1–3月校準(zhǔn)一次。校準(zhǔn)的時(shí)間受產(chǎn)品的狀態(tài)影響并且需要簡(jiǎn)單的經(jīng)驗(yàn)。例如，每3個(gè)月檢測(cè)一次新安裝的傳感器也許是一個(gè)不錯(cuò)的方法，其后，檢查頻率應(yīng)在6或12個(gè)月一次。有些壓力傳感器非常穩(wěn)定，它們近需5年校準(zhǔn)一次。


　　操作環(huán)境
　　在考慮OEM應(yīng)用中的特殊傳感器時(shí)，了解操作環(huán)境是非常重要的。在氣體或液體應(yīng)用中是否存在腐蝕問(wèn)題？產(chǎn)品安裝室內(nèi)還是室外？應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)是否存在沖擊和振動(dòng)？周?chē)沫h(huán)境溫度如何？現(xiàn)場(chǎng)有否電壓沖擊或閃電？過(guò)壓如何處理？是否存在水錘？壓力介質(zhì)是否防礙壓力端口？
　　如果存在腐蝕現(xiàn)象，因重點(diǎn)注意潮濕元件受到的化學(xué)腐蝕。如果高壓或閃電有可能存在的話，適當(dāng)?shù)睦擞恳种蒲b置也應(yīng)安裝。在頻繁振動(dòng)的現(xiàn)場(chǎng)使用時(shí)，產(chǎn)品應(yīng)配有電子器件固定裝置。在精度指標(biāo)要求較高的現(xiàn)場(chǎng)，長(zhǎng)期穩(wěn)定性也不可忽視?！　。ù蟛糠至慨a(chǎn)的低價(jià)OEM壓力傳感器廠商都不出示穩(wěn)定性能而僅提供典型數(shù)據(jù)。）在粘性比較大的現(xiàn)場(chǎng)，因采用直接的隔膜傳感器。

　　壓力傳感器的規(guī)范
　　對(duì)于終端用戶遭遇的各種應(yīng)用條件都是選擇壓力傳感器中OEM的責(zé)任。選擇中不能僅顧及裝置的表面價(jià)格而忽視了影響客戶再購(gòu)買(mǎi)的主要因素。在大量壓力傳感器出貨時(shí)，少許的選擇不能太頻繁。那些理論“買(mǎi)一個(gè)傳感器節(jié)省15美元，如果在1000個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中就可以節(jié)省15000美元”是錯(cuò)誤的。實(shí)際上，15美元是1000次節(jié)省的，如果傳感器不能達(dá)到計(jì)劃中的應(yīng)用，每個(gè)傳感器節(jié)省的15美元就會(huì)帶來(lái)潛在地風(fēng)險(xiǎn)。
　　很多情況下，如爆炸環(huán)境需要危險(xiǎn)區(qū)域的認(rèn)證。很多終端用戶*忘記了這類要求，而OEM要熟練掌握。三種主要的認(rèn)證為：北美的Underwriter的Laboratories， Factory Mututal和 Canadian Standards Association。壓力傳感器廠商要求遞交設(shè)計(jì)和測(cè)試樣品以確保與嚴(yán)格的安全標(biāo)準(zhǔn)兼容并達(dá)到這些組織的要求。大部分保險(xiǎn)公司將從認(rèn)證機(jī)構(gòu)接收一個(gè)或多個(gè)測(cè)試報(bào)告作為生產(chǎn)商滿足相關(guān)要求的充分證明。在水下應(yīng)用中，American Bureau of Ships認(rèn)證被要求。
另一個(gè)要考慮的因素是防護(hù)等級(jí)。如NEMA 4X （IP 65）防護(hù)適合用于水或其它液體可能?chē)娚涞牟僮鳝h(huán)境。在可能水淹的現(xiàn)場(chǎng)，防護(hù)級(jí)別為NEMA 6或歐洲標(biāo)準(zhǔn)的IP 68。
　　OEM應(yīng)用中，zui重要的問(wèn)題是可靠性。如果壓力傳感器故障，常常是系統(tǒng)安裝的故障并會(huì)引起各種不便。也就是說(shuō)“便宜貨賣(mài)兩次”的道理。
　　采用標(biāo)準(zhǔn)的壓力傳感器可以減少安裝以及重復(fù)的工程費(fèi)用。對(duì)于大量應(yīng)用的壓力傳感器而言專門(mén)的設(shè)計(jì)會(huì)使費(fèi)用zui小化。例如，去除螺紋壓力端口可以減少傳感器尺寸和重量、改進(jìn)氣密響應(yīng)并且減少機(jī)械造價(jià)。集成的模塊化汽車(chē)連接器會(huì)減少相應(yīng)配合連接器和纜線的費(fèi)用。在壓力傳感器中增加一個(gè)溫度傳感器也許能為客戶減少一個(gè)必須外接的傳感器費(fèi)用。
區(qū)分主要指標(biāo)和次要指標(biāo)是非常重要的。例如，激勵(lì)電壓給出的位10–40 VDC。應(yīng)用中給出的是12或24VDC電源電壓，許多廠商就將他們的設(shè)計(jì)局限在32或36VDC，這就是對(duì)次要指標(biāo)的重點(diǎn)化。在檢測(cè)類變送器應(yīng)用中，主要指標(biāo)包括精度、溫度漂移以及可能的化學(xué)兼容性。
　　有些OEM產(chǎn)品采用的防護(hù)系統(tǒng)可在特別應(yīng)用中有助于識(shí)別的產(chǎn)品。zui關(guān)鍵的指標(biāo)應(yīng)該給予zui主要的現(xiàn)場(chǎng)要求。將沒(méi)有保障的“典型參數(shù)”用于多數(shù)傳感器，常常會(huì)使一個(gè)廠商設(shè)計(jì)傳感器與別的廠家產(chǎn)品沒(méi)什么區(qū)別。

　　產(chǎn)品的價(jià)格
　　在決定購(gòu)買(mǎi)何種傳感器后，重要的事情就在于尋找那種產(chǎn)品能提供更合適的價(jià)格。55美元傳感器的故障率在萬(wàn)分之一比25美元的萬(wàn)分之一五要低的多。而出現(xiàn)故障時(shí)，用戶首先要停止系統(tǒng)運(yùn)行并處理故障，進(jìn)行產(chǎn)品更換然后重新安裝。所有的過(guò)程都會(huì)增加維護(hù)費(fèi)用，減少產(chǎn)品/服務(wù)的可運(yùn)行能力并在顧客心里產(chǎn)生嚴(yán)重的負(fù)面影響。
　　價(jià)格受訂貨的數(shù)量影響很大。在機(jī)械部件和電子組件甚至熱測(cè)試過(guò)程中，批量產(chǎn)品可以有更優(yōu)惠的價(jià)格、更低的運(yùn)費(fèi)和處理費(fèi)用。有些廠商建立了期貨以提供小量產(chǎn)品訂貨的經(jīng)濟(jì)行，這樣可以保障他們的優(yōu)化生產(chǎn)操作。大規(guī)模的OEM產(chǎn)品可直接從廠商處購(gòu)買(mǎi)。

結(jié)論
　　尋找理想的壓力傳感器是OEM生產(chǎn)的一個(gè)重要組成部分。主要選擇依據(jù)包括下列條件：精度、可靠性和校準(zhǔn)周期；操作條件；關(guān)鍵指標(biāo)和非關(guān)鍵指標(biāo)的對(duì)比；產(chǎn)品的價(jià)格。仔細(xì)參照上述指標(biāo)，OEM生產(chǎn)中的缺陷就會(huì)降到zui低。