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1分類

      多傳感器信息融合技術(shù)的基本原理就像人的大腦綜合處理信息的過程一樣，將各種傳感器進(jìn)行多層次、多空間的信息互補(bǔ)和優(yōu)化組合處理，最終產(chǎn)生對觀測環(huán)境的一致性解釋。在這個(gè)過程中要充分地利用多源數(shù)據(jù)進(jìn)行合理支配與使用，而信息融合的最終目標(biāo)則是基于各傳感器獲得的分離觀測信息，通過對信息多級(jí)別、多方面組合導(dǎo)出更多有用信息。這不僅是利用了多個(gè)傳感器相互協(xié)同操作的優(yōu)勢，而且也綜合處理了其它信息源的數(shù)據(jù)來提高整個(gè)傳感器系統(tǒng)的智能化。

     壓力傳感器是使用較為廣泛的一種傳感器。傳統(tǒng)的壓力傳感器以機(jī)械結(jié)構(gòu)型的器件為主，以彈性元件的形變指示壓力，但這種結(jié)構(gòu)尺寸大、質(zhì)量重，不能提供電學(xué)輸出。隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，半導(dǎo)體壓力傳感器也應(yīng)運(yùn)而生。其特點(diǎn)是體積小、質(zhì)量輕、準(zhǔn)確度高、溫度特性好。特別是隨著MEMS技術(shù)的發(fā)展，半導(dǎo)體傳感器向著微型化發(fā)展，而且其功耗小、可靠性高。

擴(kuò)散硅壓力變送器

       擴(kuò)散硅壓力變送器是把帶隔離的硅壓阻式壓力敏感元件封裝于不銹鋼殼體內(nèi)制作而成。它能將感受到的液體或氣體壓力轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的電信號(hào)對外輸出，DATA-52系列擴(kuò)散硅壓力變送器廣泛應(yīng)用于供/排水、熱力、石油、化工、冶金等工業(yè)過程現(xiàn)場測量和控制。

半導(dǎo)體壓電阻型

     半導(dǎo)體壓電阻抗擴(kuò)散壓力傳感器是在薄片表面形成半導(dǎo)體變形壓力，通過外力（壓力）使薄片變形而產(chǎn)生壓電阻抗效果，從而使阻抗的變化轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。

靜電容量型

      靜電容量型壓力傳感器，是將玻璃的固定極和硅的可動(dòng)極相對而形成電容，將通過外力（壓力）使可動(dòng)極變形所產(chǎn)生的靜電容量的變化轉(zhuǎn)換成電氣信號(hào)。 （E8Y的動(dòng)作原理便是靜電容量方式，其他機(jī)種采用半導(dǎo)體方式）。

2接線方法

      傳感器的接線一向是客戶采購過程咨詢得最多的問題之一，很多客戶都不知道傳感器如何連線，其實(shí)各種傳感器的接線方式基本都是一樣的，壓力傳感器一般有兩線制、三線制、四線制，有的還有五線制的。

      壓力傳感器兩線制比較簡單，一般客戶都知道怎么接線，一根線連接電源正極，另一個(gè)線也就是信號(hào)線經(jīng)過儀器連接到電源負(fù)極，這種是較簡單的，壓力傳感器三線制是在兩線制基礎(chǔ)上加了一個(gè)線，這根線直接連接到電源的負(fù)極，較兩線制麻煩一點(diǎn)。四線制壓力傳感器肯定是兩個(gè)電源輸入端，另外兩個(gè)是信號(hào)輸出端。四線制的多半是電壓輸出而不是4~20mA輸出，4~20mA的叫壓力變送器，多數(shù)做成兩線制的。壓力傳感器的信號(hào)輸出有些是沒有經(jīng)過放大的，滿量程輸出只有幾十毫伏，而有些壓力傳感器在內(nèi)部有放大電路，滿量程輸出為0~2V。至于怎么接到顯示儀表，要看儀表的量程是多大，如果有和輸出信號(hào)相適應(yīng)的檔位，就可以直接測量，否則要加信號(hào)調(diào)整電路。五線制壓力傳感器與四線制相差不大，市面上五線制的傳感器也比較少。 

螺紋類型

     壓力傳感器的螺紋有很多種，常見的有NPT、PT、G、M，都是管螺紋。NPT 是 National （American） Pipe Thread 的縮寫，屬於美國壓力傳感器標(biāo)準(zhǔn)的 60 度錐管螺紋，用于北美地區(qū).國家標(biāo)準(zhǔn)可查閱 GB/T12716-1991

　　PT 是 Pipe Thread 的縮寫，是 55 度密封圓錐管螺紋，屬惠氏壓力傳感器螺紋家族，多用於歐洲及英聯(lián)邦國家.常用於水及煤氣管行業(yè)，錐度規(guī)定為 1:16。國家標(biāo)準(zhǔn)可查閱 GB/T7306-2000

　　G 是 55 度非螺紋密封管螺紋，屬惠氏壓力傳感器螺紋家族.標(biāo)記為 G 代表圓柱螺紋。國家標(biāo)準(zhǔn)可查閱 GB/T7307-2001

　　M 是公制普通螺紋，如M20*1.5表示直徑為20mm，螺距為1.5，如客戶無特殊要求，壓力傳感器一般為M20*1.5螺紋。

　　另外螺紋中的1/4、1/2、1/8 標(biāo)記是指螺紋尺寸的直徑，單位是英寸。行內(nèi)人通常用分來稱呼螺紋尺寸，一寸等于8分，1/4 寸就是2分，如此類推。G 好像就是管螺紋的統(tǒng)稱（Guan），55、60度的劃分屬于功能性的，俗稱管圓。螺紋由一圓柱面加工而成。

　　ZG俗稱管錐，即螺紋由一圓錐面加工而成，一般的水管壓力接頭都是這樣的，老國標(biāo)標(biāo)注為Rc

　　公制螺紋用螺距來表示，美英制螺紋用每英寸內(nèi)的螺紋牙數(shù)來表示，這是壓力傳感器螺紋最大的區(qū)別，公制螺紋是60度等邊牙型，英制螺紋是等腰55度牙型，美制螺紋60度。公制螺紋用公制單位，美英制螺紋用英制單位。

　　管螺紋主要用來進(jìn)行壓力管道的連接，其內(nèi)外螺紋的配合緊密，壓力傳感器管螺紋有直管與錐管兩種。公稱直徑是指所連接的壓力管道直徑，顯然螺紋大徑比公稱直徑大。 1/4，1/2，1/8是英制螺紋的公稱直徑，單位是英寸。

3工作原理

1、壓阻式壓力傳感器

     電阻應(yīng)變片是壓阻式應(yīng)變傳感器的主要組成部分之一。金屬電阻應(yīng)變片的工作原理是吸附在基體材料上應(yīng)變電阻隨機(jī)械形變而產(chǎn)生阻值變化的現(xiàn)象，俗稱為電阻應(yīng)變效應(yīng)。

2、陶瓷壓力傳感器

     陶瓷壓力傳感器基于壓阻效應(yīng)，壓力直接作用在陶瓷膜片的前表面，使膜片產(chǎn)生微小的形變，厚膜電阻印刷在陶瓷膜片的背面，連接成一個(gè)惠斯通電橋，由于壓敏電阻的壓阻效應(yīng)，使電橋產(chǎn)生一個(gè)與壓力成正比的高度線性、與激勵(lì)電壓也成正比的電壓信號(hào)，標(biāo)準(zhǔn)的信號(hào)根據(jù)壓力量程的不同標(biāo)定為2.0/3.0/3.3mV/V等，可以和應(yīng)變式傳感器相兼容。

3、擴(kuò)散硅壓力傳感器

      擴(kuò)散硅壓力傳感器工作原理也是基于壓阻效應(yīng)，利用壓阻效應(yīng)原理，被測介質(zhì)的壓力直接作用于傳感器的膜片上（不銹鋼或陶瓷），使膜片產(chǎn)生與介質(zhì)壓力成正比的微位移，使傳感器的電阻值發(fā)生變化，利用電子線路檢測這一變化，并轉(zhuǎn)換輸出一個(gè)對應(yīng)于這一壓力的標(biāo)準(zhǔn)測量信號(hào)。

4、藍(lán)寶石壓力傳感器

      利用應(yīng)變電阻式工作原理，采用硅-藍(lán)寶石作為半導(dǎo)體敏感元件，具有*的計(jì)量特性。因此，利用硅-藍(lán)寶石制造的半導(dǎo)體敏感元件，對溫度變化不敏感，即使在高溫條件下，也有著很好的工作特性;藍(lán)寶石的抗輻射特性*;另外，硅-藍(lán)寶石半導(dǎo)體敏感元件，無p-n漂移。

5、壓電式壓力傳感器

     壓電效應(yīng)是壓電傳感器的主要工作原理，壓電傳感器不能用于靜態(tài)測量，因?yàn)榻?jīng)過外力作用后的電荷，只有在回路具有無限大的輸入阻抗時(shí)才得到保存。實(shí)際的情況不是這樣的，所以這決定了壓電傳感器只能夠測量動(dòng)態(tài)的應(yīng)力。

4安裝問題

正確安裝

      通常高溫熔體壓力傳感器的損壞都是由于其安裝位置不恰當(dāng)而引起的，如果將傳感器強(qiáng)行安裝在過小的孔或形狀不規(guī)則的孔中，就有可能造成傳感器的震動(dòng)膜受到?jīng)_擊而損壞，選擇合適的工具加工安裝孔，有利于控制安裝孔的尺寸，另外，合適的安裝扭矩有利于形成良好的密封，但是如果安裝扭矩過高就容易引起高溫熔體壓力傳感器的滑脫，為防止這種現(xiàn)象發(fā)生，通常在傳感器安裝之前在其螺紋部分上涂抹防脫化合物。

1. 壓力傳感器正確安裝方法：

（1） 通過適當(dāng)?shù)膬x表， 在普通大氣壓和標(biāo)準(zhǔn)溫度條件下，核實(shí)壓力傳感器的頻率反應(yīng)值。

（2） 核實(shí)壓力傳感器的編碼與相應(yīng)的頻率反應(yīng)信號(hào)的正確性。

2. 確定具體安裝位置

為了確定壓力傳感器的編號(hào)和具體安裝位置， 需按充氣網(wǎng)的各個(gè)充氣段來考慮。

（1） 壓力傳感器必須沿著線纜進(jìn)行安裝， 安裝在線纜接頭處。

（2） 每條線纜裝設(shè)壓力傳感器不少于4個(gè)， 靠近電HUA局的兩個(gè)壓力傳感器， 相距不應(yīng)大干200m。

（3） 每條線纜的始端和末端分別安裝1個(gè)。

（4） 每條線纜的分支點(diǎn)應(yīng)裝1個(gè)， 如果兩個(gè)分支點(diǎn)相距較近（小于100 m），可只裝1個(gè)。

（5） 線纜敷設(shè)方式（架空、地下）改變處應(yīng)裝1個(gè)

（6） 對無分支的線纜， 因壘線的線纜程式一致， 壓力傳感器的安裝隔距不大干500m， 并使其總數(shù)不少于4個(gè)。

（7） 為了便于確定壓力傳感器故障點(diǎn)， 除在起點(diǎn)安裝壓力傳感器外，距起點(diǎn)150~200m處，還要另外安裝1個(gè)當(dāng)然在設(shè)計(jì)中， 一定要考慮經(jīng)濟(jì)與技術(shù)的因素， 在不需要安裝壓力傳感器的地方，則應(yīng)不必安裝。

檢查尺寸

     如果安裝孔的尺寸不合適，高溫熔體壓力傳感器在安裝過程中，其螺紋部分就很容易受到磨損，這不僅會(huì)影響設(shè)備的密封性能，而且使傳感器不能充分發(fā)揮作用，甚至還可能產(chǎn)生安全隱患。只有合適的安裝孔才能夠避免螺紋的磨損（螺紋工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)1/2-20UNF2B），通常可以采用安裝孔測量儀對安裝孔進(jìn)行檢測，以做出適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。

5故障與檢測

常見故障

     壓力傳感器容易出現(xiàn)的故障主要有以下幾種：

     第一種是壓力上去，變送器輸也上不去。此種情況，先應(yīng)檢查壓力接口是否漏氣或者被堵住，如果確認(rèn)不是，檢查接線方式和檢查電源，如電源正常則進(jìn)行簡單加壓看輸出是否變化，或者察看傳感器零位是否有輸出，若無變化則傳感器已損壞，可能是儀表損壞或者整個(gè)系統(tǒng)的其他環(huán)節(jié)的問題；

      第二種是加壓變送器輸出不變化，再加壓變送器輸出突然變化，泄壓變送器零位回不去，很有可能是壓力傳感器密封圈的問題。常見的是由于密封圈規(guī)格原因，傳感器擰緊之后密封圈被壓縮到傳感器引壓口里面堵塞傳感器，加壓時(shí)壓力介質(zhì)進(jìn)不去，但在壓力大時(shí)突然沖開密封圈，壓力傳感器受到壓力而變化。排除這種故障的較佳方法是將傳感器卸下，直接察看零位是否正常，若零位正?？筛鼡Q密封圈再試；

     第三種是變送器輸出信號(hào)不穩(wěn)。這種故障有可能是壓力源的問題。壓力源本身是一個(gè)不穩(wěn)定的壓力，很有可能是儀表或壓力傳感器抗*力不強(qiáng)、傳感器本身振動(dòng)很厲害和傳感器故障；第四種是變送器與指針式壓力表對照偏差大。出現(xiàn)偏差是正常的現(xiàn)象，確認(rèn)正常的偏差范圍即可；

    最后一種易出現(xiàn)的故障是微差壓變送器安裝位置對零位輸出的影響。微差壓變送器由于其測量范圍很小，變送器中傳感元件會(huì)影響到微差壓變送器的輸出。安裝時(shí)應(yīng)使變送器的壓力敏感件軸向垂直于重力方向，安裝固定后調(diào)整變送器零位到標(biāo)準(zhǔn)值。

零點(diǎn)漂移

造成壓力傳感器的零點(diǎn)漂移的主要有以下幾個(gè)原因：

1.應(yīng)變片膠層有氣泡或者有雜質(zhì)

2.應(yīng)變片本身性能不穩(wěn)定

3.電路中有虛焊點(diǎn)

4.彈性體的應(yīng)力釋放不*；此外還和磁場,頻率,溫度等很多有關(guān)系。電漂或一些漂移都會(huì)存在，但我們可以通過一些方式縮小其范圍或修正。

      零點(diǎn)熱漂移是影響壓力傳感器性能的重要指標(biāo)，受到廣泛重視。國際上認(rèn)為零點(diǎn)熱漂移僅取決于力敏電阻的不等性及其溫度非線性，其實(shí)零點(diǎn)熱漂移還與力敏電阻的反向漏電有關(guān)。在這點(diǎn)上，多晶硅可以吸除襯底中的重金屬雜質(zhì)，從而減小力敏電阻的反向漏電、改善零點(diǎn)熱漂移，提高傳感器的性能。

      利用零點(diǎn)電漂移可以消除壓力傳感器的熱零點(diǎn)漂移，所謂零點(diǎn)漂移，是指當(dāng)放大器的輸入端短路時(shí)，在輸入端有不規(guī)律的、變化緩慢的電壓產(chǎn)生的現(xiàn)象。產(chǎn)生零點(diǎn)漂移的主要原因是溫度的變化對晶體管參數(shù)的影響以及電源電壓的波動(dòng)等，在多數(shù)放大器中，前級(jí)的零點(diǎn)漂移影響最大，級(jí)數(shù)越多和放大倍數(shù)越大，則零點(diǎn)漂移越嚴(yán)重。

     漂移的大小主要在于應(yīng)變材料的選用，材料的結(jié)構(gòu)或是組成決定其穩(wěn)定性或是熱敏性。

     材料選好后的加工制成也很重要，工藝不同，會(huì)生產(chǎn)出不同效果的應(yīng)變值，關(guān)鍵也在于通過一些老化等調(diào)節(jié)后，電橋值的穩(wěn)定或程規(guī)律的變化。

      漂移的調(diào)節(jié)手段很多，大都根據(jù)廠家的條件或生產(chǎn)需求所決定，大多數(shù)廠家對零點(diǎn)漂移都控制得很好。溫度調(diào)節(jié)可通過內(nèi)部溫度電阻和制熱零敏度電阻補(bǔ)償、老化等。

對于采用電路轉(zhuǎn)換的變壓器中，電路部份的漂移可用通過選用好的元器件和設(shè)計(jì)更合適的電路來補(bǔ)償。

應(yīng)變材料要選靈敏系數(shù)高、溫度變化小的材料。

故障檢測

檢查施工現(xiàn)場出現(xiàn)的故障，絕大多數(shù)是由于壓力傳感器使用和安裝方法不當(dāng)引起的，歸納起來有幾個(gè)方面。

1、一次元件（孔板、遠(yuǎn)傳測量接頭等）堵塞或安裝形式不對，取壓點(diǎn)不合理。

2、引壓管泄漏或堵塞，充液管里有殘存氣體或充氣管里有殘存液體，變送器過程法蘭中存有沉積物，形成測量死區(qū)。

3、變送器接線不正確，電源電壓過高或過低，指示表頭與儀表接線端子連接處接觸不良。

4、沒有嚴(yán)格按照技術(shù)要求安裝，安裝方式和現(xiàn)場環(huán)境不符合技術(shù)要求。