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温度补偿,确保精度的关键

时间:2020-07-10 浏览次数:105

温度补偿,确保精度的关键

 

在选择合适的压力变送器的时候,对温度的了解是至关重要的。如果测量技术不能确保一定的温度补偿,将会出现严重的误差等风险。

因此,最终用户要了解他们特定的应用中所需的温度范围。

这里需要考虑两个因素:介质温度和环境温度。介质温度是压力孔所接触到的温度。而环境温度则是指在应用中周围的环境温度并最终影响到电气连接。两种数值是不同的,每种都会产生不同的结果。

01 为什么温度如此重要?

 

压阻式压力变送器所采用的材料有一定的温度相关性。压力测量也会随着温度的变化而变化。因此,会产生与温度相关的零点偏移和量程误差。

简单来说,在25℃下10bar的压力值,如果在100℃的情况下进行再次测量将会得到不同的压力值。对于接收数据的用户来说,这意味着当温度补偿本身不足时,再高精度也几乎是没什么用处的。

除了避免严重的测量误差外,测量仪器的机械部分也与所处的温度相关。

这主要影响到诸如电气连接和用于传送测量值的电缆等部件。很少有标准部件可以单独经受100℃以上的温度。这会导致电缆插座和电缆本身融化甚至着火。除了测量精度,温度也会对操作安全性造成一定的影响。

幸运的是,用户不需要担心这些风险,因为压力传感器可以根据不同的温度条件进行优化-一方面通过温度补偿,另一方面使用额外的冷却部件和特殊的耐热材料。

02 温度误差可以避免

 

STS 压力传感器采用温度补偿的方法,例如把0 °C 到 70 °C做为标准温度范围进行优化。温度值偏离标准温度越大,产生的测量误差也越大。在0 °C 到70 °C进行优化的测量仪器却应用在100℃的温度情况下,将不可能达到它所期望的精度值。这样的情况下,必须把传感器温度补偿在100℃左右校准。

有两种温度补偿方式:

 

被动补偿:与温度相关的电阻在惠斯通电桥上进行补偿。

主动补偿(多值补偿):在加热箱里,压力值随着温度的不断升高而产生。然后再与校准标准值比较。由此确定的温度系数将会被输入到压力传感器的电子元件中,而实际操作中的温度误差将会得到“主动”补偿。

主动补偿仍然是首shou选方式因为它会得到最jin精确的结果。

另一方面,温度补偿本身有它的局限性。正如前面所述,温度影响的不仅仅是压力传感器的精度。测量芯体的机械部件也会承受高达150℃的高温。

在这种高温下,接触面和焊接点会变得不牢固,传感器本身也会遭受到损害。如果需要应用在极高的介质温度下,则需要用到额外的冷却元件来确保传感器的正常功能。

03 高介质温度下的冷却元件

 

为了避免压力传感器遭受高温度的损害,根据应用和所处温度范围,可采用四种方式。

 

A:介质温度150℃左右

在这种情况下,在测量芯体和放大器之间安装一个散热片。这是将电子元件和实际应用隔离的关键,因此他们不会遭受到高温度的损害。

 

B:温度高于150℃

如果介质温度非常高,在压力孔安装一个冷却元件(例如在两侧安装散热片)。这样压力孔会接触到的是冷却后的介质。这些散热片对于传感器的精度没有任何的影响。然而,如果介质是热蒸汽,就需要采用虹吸管来代替散热片作为冷却元件。

 

C:超高温度(高达250℃)

当介质温度极其高的时候,可以使用保护冷却区的前置隔离系统。然而这种方式体积较大会对精度起到负面影响。

 

带前置隔离器和冷却系统的压力传感器,可应用于温度高达250度的介质

D:加热柜或恒温恒湿箱的特殊应用

当需要在温度高达150℃的加热柜里测量压力时,压力传感器的电子元件在这种高温下不可能不受到任何损害。在这种情况下,只有把测量芯体(带压力孔和不锈钢壳体)安装在柜子里,并通过一根耐高温的FEP电缆连接到外部的远程电子设备上。

压阻式传感器的精度受到温度条件的影响。压力孔上的温度可以通过被动或主动的补偿,在预期的温度范围内满足精度的要求。此外,环境温度对测量仪器中的机械元件的影响也要考虑在内。使用前置安装的冷却元件和耐热材质,也可以使得一切在控制之内。因此,用户应该始终信赖制造商提供的专业的建议并确保压力传感器在他们自己特定的应用中能得到最大的优化。

 

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