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關(guān)于衛(wèi)生型電磁流量計不同種類所具有的的特性介紹
點擊次數(shù)：2426 發(fā)布時間：2021-09-10 01:00:15
衛(wèi)生型電磁流量計是使用四種類型的衛(wèi)生型電磁流量計開發(fā)的。這是對現(xiàn)場研究的回應(yīng)，該研究產(chǎn)生了有關(guān)不同應(yīng)用程序?qū)嶋H需求的數(shù)據(jù)，隨后針對每個問題將適當?shù)募夹g(shù)結(jié)合到解決方案中。衛(wèi)生型電磁流量計中使用的四種流量計是陶瓷壓阻，粘結(jié)箔應(yīng)變計，硅壓阻和可變電容。其中，沒有一種類型適合所有壓力感測應(yīng)用，但對于任何給定情況，將有一種或多種是理想的。下面概述了每種類型的優(yōu)點和缺點。
粘結(jié)箔應(yīng)變計流量計
粘結(jié)箔應(yīng)變計壓力傳感技術(shù)的原理是惠斯通電橋，惠斯通電橋是一個具有四個分支的電路，每個分支具有相等的電阻。根據(jù)此平衡電路，四個金屬箔應(yīng)變計連接到一個金屬膜片，每個鍵充當四個電路分支之一，并在電路中提供可變電阻器的功能，如下圖所示。當未施加任何壓力（零）時，膜片不會偏轉(zhuǎn)，并且惠斯通電橋處于平衡狀態(tài)，因此沒有測得的電壓輸出。
施加壓力時，膜片呈鐘形。這在應(yīng)變計上引起應(yīng)變。如圖1所示，一對內(nèi)應(yīng)變片受到壓縮，而另一對應(yīng)變片受到拉力，這種應(yīng)變的變化會引起電路各臂電阻的相應(yīng)變化，從而導(dǎo)致惠斯通電橋的不穩(wěn)定性和電阻的出現(xiàn)。兩端的可測量電壓即輸出。
顯然，撓度直接取決于所施加的壓力。反過來，這反映為箔規(guī)上的應(yīng)變增加以及電路中的電阻增加。因此，電壓輸出是膜片撓度的函數(shù)，Viatran箔應(yīng)變計通過測量電橋的輸出電壓來評估施加的壓力。
在目前可用的傳感技術(shù)中，粘合箔應(yīng)變計非?？煽壳覉怨獭Ｋm用于從0-100一直到0-100 000 PSI的極高壓力。它堅固的結(jié)構(gòu)可以承受沖擊，振動和壓力循環(huán)。不需要溫度補償，因為應(yīng)變計在結(jié)合之前可以精確匹配。
該技術(shù)的主要缺點是在非常低的壓力（例如低于0-100 PSI）下其性能受損。這是因為在如此小的范圍內(nèi)，隔膜必須太薄，以至于應(yīng)變計足以阻止其響應(yīng)施加的壓力而運動，從而改變輸出。
衛(wèi)生型電磁流量計基于與上述原理相似的原理，但是利用嵌入在薄硅膜片內(nèi)的硅芯片。這些壓阻芯片即使在低壓下也能產(chǎn)生強信號，因此具有更寬的范圍和更高的靈敏度。
Viatran硅壓阻流量計已利用該技術(shù)來制造適用于0-2 PSI至0-4 PSI壓力范圍的流量計。它們也是檢測液位的理想選擇。
硅壓阻流量計技術(shù)的局限性在于缺乏堅固性，這使其無法用于涉及高沖擊，沖擊，壓力循環(huán)或振動的應(yīng)用中。與粘合箔應(yīng)變計相比，可以檢測到的壓力上限也很低，低于400 PSI。*后，與對箔片應(yīng)變計進行相同的匹配相比，對這些流量計芯片進行精確匹配的要求更高，因此必須進行電氣補償才能使性能保持在指定的標準范圍內(nèi)。
陶瓷壓阻流量計
陶瓷壓阻流量計基于沉積在陶瓷膜片一側(cè)（稱為參考面）的導(dǎo)電墨水的使用。墨具有惠斯登電橋中的可變電阻器的功能，與*一類流量計中的箔應(yīng)變計相對應(yīng)。該技術(shù)可在較低范圍內(nèi)響應(yīng)施加的壓力提供可靠而靈敏的輸出。
但是，陶瓷流量計比硅流量計更耐用，可以在0-15 PSI至0-1500 PSI的范圍內(nèi)使用。另一個好處是陶瓷潤濕部件在不適合金屬潤濕部件的應(yīng)用中具有兼容性，因為當測量腐蝕性流體的液位時，它們不適合使用。這種類型的流量計也更具成本效益。
一些限制是顯而易見的，包括由于分子結(jié)構(gòu)而導(dǎo)致的較低的高壓上限，這意味著陶瓷在超壓時會破裂而不會事先產(chǎn)生任何屈服的跡象。這意味著在陶瓷流量計上施加過大的壓力會導(dǎo)致劇烈的爆裂故障，而不是金屬流量計在類似情況下所經(jīng)歷的逐漸變形。因此，由于其彈性特性，后者可以重復(fù)使用，而過壓陶瓷流量計則不能重復(fù)使用。因此，在其中發(fā)生沖擊，振動或壓力快速波動的任何應(yīng)用都不適合使用陶瓷壓阻流量計。
*后，很難將陶瓷應(yīng)變片匹配和粘接到箔片應(yīng)變片所能達到的相同精度水平，因此，為了達到與規(guī)格相同的性能水平，必須進行電補償。
可變電容流量計
可變電容流量計的工作原理與前三個不同。這取決于一對平板電容器的電容變化，該變化與施加的壓力成正比。對于在流量計兩側(cè)都帶有液體的情況（稱為“濕-濕”壓力輸入過程）的情況下，它是測量壓力差的理想選擇。
這項技術(shù)的優(yōu)勢在低壓范圍內(nèi)的測量靈敏度上非常明顯。Viatran差壓流量計與Viatran壓力表型和絕對衛(wèi)生型電磁流量計一樣，都采用了可變電容技術(shù)。
可變衛(wèi)生型電磁流量計的Viatran系列使用三個金屬膜片，其中兩個外部是濕潤的表面，缺少彈簧常數(shù)，并充當被動膜片。它們被硅油填充物隔開，硅油填充物包含兩個均涂有導(dǎo)電油墨的陶瓷板電極，以及*三個隔膜，即有源隔膜
內(nèi)膜片在制造過程中被拉緊，因此具有彈簧常數(shù)。它通過液力偶合器通過板狀電極上的小孔與外膜片相連。
*先在內(nèi)部或有源膜片與電極之間產(chǎn)生電荷，從而在每個電極-內(nèi)部膜片對之間形成兩個電容。如果外部膜片承受的壓力相同，則內(nèi)部膜片保持不偏斜，從而保持電容相等。
一旦在一側(cè)上施加壓力，則濕膜片將以較大的壓力向一側(cè)偏斜。這導(dǎo)致更多的油被迫通過電極板上的孔，從那一側(cè)撞擊到內(nèi)部隔膜上，從而將外部潤濕隔膜上的壓力傳遞到內(nèi)部隔膜上，從而向相對電極彎曲。
在這種情況下，電容存儲與每個電極內(nèi)膜片對之間的距離成比例，這導(dǎo)致在內(nèi)膜片與較遠電極之間產(chǎn)生更高的電容。電容的變化又揭示了施加在兩側(cè)的壓力的差異。
可變衛(wèi)生型電磁流量計的優(yōu)點眾多且意義重大。*先，該技術(shù)即使在很小的壓力變化（例如1英寸水柱壓力所產(chǎn)生的壓力）下也具有很高的靈敏度。其次，外部無源隔膜通過迫使油通過電極上的小孔而對壓力產(chǎn)生反應(yīng)，而這些孔很少，從而防止了有源隔膜嚴重偏轉(zhuǎn)到故障點的可能性。
因此，Viatran可變流量計設(shè)計為能夠敏感地響應(yīng)較小的壓力變化，但又不會引起隔膜破裂，并且通過簡單地防止作用在主動隔膜上的壓力過大，從而避免了經(jīng)常重新校準的需要。因此，這種類型的流量計非常適合存在高壓危險的任何應(yīng)用，否則可能導(dǎo)致流量計故障。
另一方面，此類技術(shù)的成本高于其他類型的技術(shù)，并且與前面討論的三種類型的流量計相比，可能會產(chǎn)生更多的噪聲信號。
在所有四種流量計類型中，如果輸出信號處于低電平以達到高電平輸出（例如0-5伏，0-10伏或4-20 mA），則它們可能會被放大或調(diào)節(jié)。
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粘結(jié)箔應(yīng)變計流量計
粘結(jié)箔應(yīng)變計壓力傳感技術(shù)的原理是惠斯通電橋，惠斯通電橋是一個具有四個分支的電路，每個分支具有相等的電阻。根據(jù)此平衡電路，四個金屬箔應(yīng)變計連接到一個金屬膜片，每個鍵充當四個電路分支之一，并在電路中提供可變電阻器的功能，如下圖所示。當未施加任何壓力（零）時，膜片不會偏轉(zhuǎn)，并且惠斯通電橋處于平衡狀態(tài)，因此沒有測得的電壓輸出。
施加壓力時，膜片呈鐘形。這在應(yīng)變計上引起應(yīng)變。如圖1所示，一對內(nèi)應(yīng)變片受到壓縮，而另一對應(yīng)變片受到拉力，這種應(yīng)變的變化會引起電路各臂電阻的相應(yīng)變化，從而導(dǎo)致惠斯通電橋的不穩(wěn)定性和電阻的出現(xiàn)。兩端的可測量電壓即輸出。
顯然，撓度直接取決于所施加的壓力。反過來，這反映為箔規(guī)上的應(yīng)變增加以及電路中的電阻增加。因此，電壓輸出是膜片撓度的函數(shù)，Viatran箔應(yīng)變計通過測量電橋的輸出電壓來評估施加的壓力。
在目前可用的傳感技術(shù)中，粘合箔應(yīng)變計非?？煽壳覉怨獭Ｋm用于從0-100一直到0-100 000 PSI的極高壓力。它堅固的結(jié)構(gòu)可以承受沖擊，振動和壓力循環(huán)。不需要溫度補償，因為應(yīng)變計在結(jié)合之前可以精確匹配。
該技術(shù)的主要缺點是在非常低的壓力（例如低于0-100 PSI）下其性能受損。這是因為在如此小的范圍內(nèi)，隔膜必須太薄，以至于應(yīng)變計足以阻止其響應(yīng)施加的壓力而運動，從而改變輸出。
衛(wèi)生型電磁流量計基于與上述原理相似的原理，但是利用嵌入在薄硅膜片內(nèi)的硅芯片。這些壓阻芯片即使在低壓下也能產(chǎn)生強信號，因此具有更寬的范圍和更高的靈敏度。
Viatran硅壓阻流量計已利用該技術(shù)來制造適用于0-2 PSI至0-4 PSI壓力范圍的流量計。它們也是檢測液位的理想選擇。
硅壓阻流量計技術(shù)的局限性在于缺乏堅固性，這使其無法用于涉及高沖擊，沖擊，壓力循環(huán)或振動的應(yīng)用中。與粘合箔應(yīng)變計相比，可以檢測到的壓力上限也很低，低于400 PSI。*后，與對箔片應(yīng)變計進行相同的匹配相比，對這些流量計芯片進行精確匹配的要求更高，因此必須進行電氣補償才能使性能保持在指定的標準范圍內(nèi)。
陶瓷壓阻流量計
陶瓷壓阻流量計基于沉積在陶瓷膜片一側(cè)（稱為參考面）的導(dǎo)電墨水的使用。墨具有惠斯登電橋中的可變電阻器的功能，與*一類流量計中的箔應(yīng)變計相對應(yīng)。該技術(shù)可在較低范圍內(nèi)響應(yīng)施加的壓力提供可靠而靈敏的輸出。
但是，陶瓷流量計比硅流量計更耐用，可以在0-15 PSI至0-1500 PSI的范圍內(nèi)使用。另一個好處是陶瓷潤濕部件在不適合金屬潤濕部件的應(yīng)用中具有兼容性，因為當測量腐蝕性流體的液位時，它們不適合使用。這種類型的流量計也更具成本效益。
一些限制是顯而易見的，包括由于分子結(jié)構(gòu)而導(dǎo)致的較低的高壓上限，這意味著陶瓷在超壓時會破裂而不會事先產(chǎn)生任何屈服的跡象。這意味著在陶瓷流量計上施加過大的壓力會導(dǎo)致劇烈的爆裂故障，而不是金屬流量計在類似情況下所經(jīng)歷的逐漸變形。因此，由于其彈性特性，后者可以重復(fù)使用，而過壓陶瓷流量計則不能重復(fù)使用。因此，在其中發(fā)生沖擊，振動或壓力快速波動的任何應(yīng)用都不適合使用陶瓷壓阻流量計。
*后，很難將陶瓷應(yīng)變片匹配和粘接到箔片應(yīng)變片所能達到的相同精度水平，因此，為了達到與規(guī)格相同的性能水平，必須進行電補償。
可變電容流量計
可變電容流量計的工作原理與前三個不同。這取決于一對平板電容器的電容變化，該變化與施加的壓力成正比。對于在流量計兩側(cè)都帶有液體的情況（稱為“濕-濕”壓力輸入過程）的情況下，它是測量壓力差的理想選擇。
這項技術(shù)的優(yōu)勢在低壓范圍內(nèi)的測量靈敏度上非常明顯。Viatran差壓流量計與Viatran壓力表型和絕對衛(wèi)生型電磁流量計一樣，都采用了可變電容技術(shù)。
可變衛(wèi)生型電磁流量計的Viatran系列使用三個金屬膜片，其中兩個外部是濕潤的表面，缺少彈簧常數(shù)，并充當被動膜片。它們被硅油填充物隔開，硅油填充物包含兩個均涂有導(dǎo)電油墨的陶瓷板電極，以及*三個隔膜，即有源隔膜
內(nèi)膜片在制造過程中被拉緊，因此具有彈簧常數(shù)。它通過液力偶合器通過板狀電極上的小孔與外膜片相連。
*先在內(nèi)部或有源膜片與電極之間產(chǎn)生電荷，從而在每個電極-內(nèi)部膜片對之間形成兩個電容。如果外部膜片承受的壓力相同，則內(nèi)部膜片保持不偏斜，從而保持電容相等。
一旦在一側(cè)上施加壓力，則濕膜片將以較大的壓力向一側(cè)偏斜。這導(dǎo)致更多的油被迫通過電極板上的孔，從那一側(cè)撞擊到內(nèi)部隔膜上，從而將外部潤濕隔膜上的壓力傳遞到內(nèi)部隔膜上，從而向相對電極彎曲。
在這種情況下，電容存儲與每個電極內(nèi)膜片對之間的距離成比例，這導(dǎo)致在內(nèi)膜片與較遠電極之間產(chǎn)生更高的電容。電容的變化又揭示了施加在兩側(cè)的壓力的差異。
可變衛(wèi)生型電磁流量計的優(yōu)點眾多且意義重大。*先，該技術(shù)即使在很小的壓力變化（例如1英寸水柱壓力所產(chǎn)生的壓力）下也具有很高的靈敏度。其次，外部無源隔膜通過迫使油通過電極上的小孔而對壓力產(chǎn)生反應(yīng)，而這些孔很少，從而防止了有源隔膜嚴重偏轉(zhuǎn)到故障點的可能性。
因此，Viatran可變流量計設(shè)計為能夠敏感地響應(yīng)較小的壓力變化，但又不會引起隔膜破裂，并且通過簡單地防止作用在主動隔膜上的壓力過大，從而避免了經(jīng)常重新校準的需要。因此，這種類型的流量計非常適合存在高壓危險的任何應(yīng)用，否則可能導(dǎo)致流量計故障。
另一方面，此類技術(shù)的成本高于其他類型的技術(shù)，并且與前面討論的三種類型的流量計相比，可能會產(chǎn)生更多的噪聲信號。
在所有四種流量計類型中，如果輸出信號處于低電平以達到高電平輸出（例如0-5伏，0-10伏或4-20 mA），則它們可能會被放大或調(diào)節(jié)。
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