Einführung
Im vorherigen Artikel haben wir die Klassifizierung von Drucksensoren nach Messreferenz detailliert beschrieben, einschließlich Absolutdrucksensoren, Relativdrucksensoren und Differenzdrucksensoren. Wir haben ihre Funktionsprinzipien, Anwendungsszenarien und wichtigsten Auswahlfaktoren untersucht und so den Grundstein für die Auswahl des richtigen Drucksensors gelegt. Wenn Sie den vorherigen Teil nicht gelesen haben, können Sie dies tunklicken Sie hierum es zu lesen. Neben der Messreferenz können Drucksensoren jedoch auch nach Technologie klassifiziert werden. Das Verständnis verschiedener Arten von Drucksensoren nach Technologie kann uns dabei helfen, den am besten geeigneten und leistungsstärksten Sensor für bestimmte Anwendungen zu finden.
Die Auswahl von Drucksensoren nach Technologie ist von entscheidender Bedeutung, da verschiedene Technologien erhebliche Unterschiede in den Messprinzipien, der Genauigkeit, der Reaktionszeit, der Temperaturstabilität und mehr aufweisen. Ob in der industriellen Automatisierung, bei medizinischen Geräten, in der Luft- und Raumfahrt oder bei der Umweltüberwachung: Die Auswahl des geeigneten Drucksensortyps kann die Zuverlässigkeit und Effizienz des Systems erheblich verbessern. Daher befasst sich dieser Artikel mit den Funktionsprinzipien, Anwendungsszenarien sowie Vor- und Nachteilen von piezoresistiven, kapazitiven, piezoelektrischen, induktiven und faseroptischen Drucksensoren und hilft Ihnen dabei, unter vielen Optionen die fundierteste Wahl zu treffen.
Piezoresistive Drucksensoren
Definition und Funktionsprinzip
Piezoresistive Drucksensoren messen den Druck anhand von Widerstandsänderungen, die durch den ausgeübten Druck verursacht werden. Das Funktionsprinzip basiert auf dempiezoresistiver Effekt, wobei sich der Widerstand eines Materials ändert, wenn es einer mechanischen Verformung (z. B. Druck) ausgesetzt ist. Typischerweise bestehen piezoresistive Drucksensoren aus Silizium-, Keramik- oder Metallfilmen. Wenn Druck auf diese Materialien ausgeübt wird, werden ihre Widerstandsänderungen in elektrische Signale umgewandelt.
Anwendungsszenarien
Piezoresistive Drucksensoren werden häufig in verschiedenen Industriebereichen eingesetzt, beispielsweise in der Automobilindustrie, in medizinischen Geräten, Haushaltsgeräten und in der industriellen Automatisierung. In der Automobilindustrie messen sie den Motoröldruck und den Reifendruck. In medizinischen Geräten werden sie zur Messung des Blutdrucks und des Atemwegsdrucks eingesetzt. In der industriellen Automatisierung überwachen piezoresistive Sensoren den Druck in hydraulischen und pneumatischen Systemen.
Die piezoresistiven Drucksensoren der XDB-Serie, wie zXDB315UndXDB308Serie erweitern die Möglichkeiten dieser Anwendungen weiter. Die Druckmessumformer der Serie Arzneimittel. Die Drucktransmitter der Serie XDB308 mit fortschrittlicher piezoresistiver Sensortechnologie und verschiedenen Signalausgangsoptionen bieten eine hervorragende Langzeitstabilität und sind für verschiedene Medien und Umgebungen geeignet, die mit SS316L kompatibel sind.
Vor- und Nachteile
Piezoresistive Drucksensoren bieten hohe Genauigkeit, gute Linearität und schnelle Reaktionszeit. Darüber hinaus sind sie typischerweise klein und eignen sich für Anwendungen mit begrenztem Platzangebot. Allerdings weisen diese Sensoren auch einige Nachteile auf, wie z. B. die Empfindlichkeit gegenüber Temperaturänderungen, die möglicherweise eine Temperaturkompensation erfordern. Darüber hinaus ist ihre Langzeitstabilität bei Hochdruckanwendungen möglicherweise nicht so gut wie bei anderen Sensortypen.
Kapazitive Drucksensoren
Definition und Funktionsprinzip
Kapazitive Drucksensoren erfassen den Druck, indem sie die durch den ausgeübten Druck verursachten Kapazitätsänderungen messen. Diese Sensoren bestehen typischerweise aus zwei parallelen Elektrodenplatten. Bei Druckeinwirkung verändert sich der Abstand zwischen diesen Platten, was zu einer Kapazitätsänderung führt. Die Kapazitätsänderung wird dann in lesbare elektrische Signale umgewandelt.
Anwendungsszenarien
Kapazitive Drucksensoren werden häufig in Flüssigkeitsstandmessungen, Gasdetektions- und Vakuumsystemen eingesetzt. Bei der Messung des Flüssigkeitsstands ermitteln sie den Füllstand, indem sie Änderungen der Flüssigkeitshöhe messen. Bei der Gasdetektion messen sie Gasdruck und -fluss. In Vakuumsystemen überwachen sie interne Druckänderungen.
Die kapazitiven Druck-/Differenzdrucktransmitter der Serie XDB602, mit modularem Mikroprozessordesign und fortschrittlicher digitaler Isolationstechnologie, sorgen für außergewöhnliche Stabilität und Störfestigkeit. Eingebaute Temperatursensoren verbessern die Messgenauigkeit und reduzieren die Temperaturdrift, zusammen mit robusten Selbstdiagnosefunktionen, was sie ideal für hochpräzise Anwendungen in der industriellen Automatisierung und Prozesssteuerung macht.
Vor- und Nachteile
Kapazitive Drucksensoren bieten eine hohe Empfindlichkeit, einen geringen Stromverbrauch und eine gute Temperaturstabilität. Darüber hinaus sorgt ihre einfache Struktur für eine lange Lebensdauer. Sie reagieren jedoch empfindlich auf Feuchtigkeitsschwankungen und erfordern möglicherweise zusätzlichen Schutz in Umgebungen mit hoher Luftfeuchtigkeit. Darüber hinaus funktionieren kapazitive Sensoren möglicherweise nicht gut in Hochdruckanwendungen.
Piezoelektrische Drucksensoren
Definition und Funktionsprinzip
Piezoelektrische Drucksensoren messen den Druck mithilfe des piezoelektrischen Effekts, bei dem bestimmte kristalline Materialien elektrische Ladungen erzeugen, wenn sie mechanischem Druck ausgesetzt werden. Zu diesen Materialien gehören typischerweise Quarz, Bariumtitanat und piezoelektrische Keramik. Wenn Druck ausgeübt wird, erzeugen sie elektrische Signale proportional zum ausgeübten Druck.
Anwendungsszenarien
Piezoelektrische Drucksensoren werden häufig in der Dynamik eingesetztDruckmessungB. Aufpralltests, Explosionsforschung und Vibrationsmessung. In der Luft- und Raumfahrtindustrie sowie in der Automobilindustrie messen sie den Verbrennungsdruck und die Stoßwellen von Motoren. In der industriellen Automatisierung überwachen sie Vibrationen und mechanische Belastungen.
Vor- und Nachteile
Piezoelektrische Drucksensoren bieten ein Hochfrequenzverhalten, eine gute dynamische Leistung und eine hohe Empfindlichkeit und eignen sich daher für die Messung schnell wechselnder Drücke. Sie können jedoch nicht zur Messung des statischen Drucks verwendet werden, da sie die Ladung nicht über einen längeren Zeitraum aufrechterhalten können. Sie reagieren außerdem empfindlich auf Temperaturschwankungen und erfordern möglicherweise einen Temperaturausgleich.
Induktive Drucksensoren
Definition und Funktionsprinzip
Induktive Drucksensoren erfassen den Druck, indem sie Änderungen der Induktivität messen, die durch den ausgeübten Druck verursacht werden. Diese Sensoren bestehen üblicherweise aus einer induktiven Spule und einem beweglichen Kern. Wenn Druck ausgeübt wird, ändert sich die Position des Kerns und damit die Induktivität der Spule. Die Induktivitätsänderung wird dann in auslesbare elektrische Signale umgewandelt.
Anwendungsszenarien
Induktive Drucksensoren werden hauptsächlich in Hochtemperaturumgebungen und rauen Industrieumgebungen eingesetzt, beispielsweise zur Turbinendrucküberwachung und in Hochtemperatur-Fluidsystemen. In der Öl- und Gasindustrie messen sie den Bohrlochdruck. In der industriellen Automatisierung überwachen sie den Druck von Gasen und Flüssigkeiten mit hoher Temperatur.
Vor- und Nachteile
Induktive Drucksensoren bieten eine gute Temperaturstabilität und hohe Genauigkeit und eignen sich für hohe Temperaturen und raue Umgebungen. Ihre robuste Struktur sorgt für langfristige Zuverlässigkeit. Allerdings sind diese Sensoren relativ groß und für platzbeschränkte Anwendungen möglicherweise nicht geeignet. Darüber hinaus ist ihre Reaktionsgeschwindigkeit relativ langsam, wodurch sie für sich schnell ändernde Druckmessungen weniger geeignet sind.
Faseroptische Drucksensoren
Definition und Funktionsprinzip
Faseroptische Drucksensoren erkennen Druck, indem sie Änderungen in Lichtsignalen messen, die durch den ausgeübten Druck verursacht werden. Diese Sensoren nutzen Schwankungen der Lichtintensität, -phase oder -wellenlänge innerhalb der optischen Faser, um Druckänderungen widerzuspiegeln. Wenn Druck auf die Faser ausgeübt wird, verändern sich ihre physikalischen Eigenschaften und die Lichtsignale.
Anwendungsszenarien
Faseroptische Drucksensoren werden häufig in den Bereichen Medizin, Umweltüberwachung und Ölexploration eingesetzt. Im medizinischen Bereich messen sie den Blutdruck und den Körperinnendruck. Bei der Umweltüberwachung erfassen sie Meeres- und Grundwasserdrücke. Bei der Ölexploration messen sie den Druck während Bohrvorgängen.
Vor- und Nachteile
Faseroptische Drucksensoren bieten Immunität gegenüber elektromagnetischen Störungen, Eignung für Fernmessungen und eine hohe Empfindlichkeit. Ihre Materialeigenschaften ermöglichen einen stabilen Betrieb in rauen Umgebungen. Allerdings sind diese Sensoren kostspielig und ihre Installation und Wartung ist aufwendig. Sie reagieren außerdem empfindlich auf mechanische Beschädigungen und erfordern eine sorgfältige Handhabung und Schutz.
Indem wir die Funktionsprinzipien, Anwendungsszenarien sowie Vor- und Nachteile verschiedener Arten von Drucksensoren nach Technologie verstehen, können wir fundiertere Entscheidungen für bestimmte Anwendungen treffen und so sicherstellen, dass die ausgewählten Sensoren die Anforderungen erfüllen und die Systemzuverlässigkeit und -effizienz verbessern.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 12. Juli 2024