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压力传感器在寒冷气候中如何保持可靠性能?

文章来源: 世腾传感器       发布时间:2018-12-07

环境温度对压力传感器的功能和精度有着很大的影响。而北极的温度也代表了一个特殊的挑战。采用压阻式进行压力测量时,半导体扩散到硅膜上作为应变仪。当压力作用在膜片上时,这些应变仪会发生变形 ,电阻发生变化。正是这种变化最终确定了压力。然而这些电阻也是热敏型电阻。从而压力传感器的灵敏度随温度的下降而降低。因此,压力传感器不像在室温下那样精确。


压力传感器在寒冷气候中如何保持可靠性能?


由于此特性,压力传感器厂家一般都会说明他们的产品适用在一定的温度条件下。为了达到尽可能多的线性行为,压力传感器在相对较大的温度范围内进行补偿(温度补偿) 。这也说明了温度误差是自动计算的。因此,压阻式压力传感器可以在相对较大的温度范围内提供精确的测量结果。然而,温度效应不能完全消除。出于此,厂家一般会在样本里标注不同温度范围的精度。


严寒:没有O型圈的压力传感器


寒冷气候不仅仅影响半导体里的电阻,在寒冷区域寻找适合户外应用的测量设备时,还需要考虑其他四个因素。其中一个就是密封圈的使用。零下20摄氏度的温度导致压力孔和膜片之间的密封材料变得易碎。传感器会因此产生泄露问题 。因此,在极端寒冷的地区,不应使用带O型圈的压力传感器。一个紧凑的压力孔和测量芯体直接融合在一起的压力传感器才是正确的选择。


冰冻:谨防超载压力


冷冻也会影响到传感器的功能。例如,如果我们在北极地区进行天然气钻探,那么在天然气输送管道中也会出现水。当水结冰时,压力变压器上的压力可能会超出它的负荷范围从而造成膜片破裂。如果传感器上结冰,就要严格监控相对应的过载压力 。


在压阻压力测量时,压力通过转换介质间接的应用到硅膜片上。这通常是由油组成的。当温度下降时,这种油的粘度会降低。取决于油和实际温度,它可以凝胶甚至变硬。这种变化也会影响到压力传感器的功能发挥。


还要考虑的是对冷凝的抵抗:如果在压力传感器的壳体中有潮湿的空气,冷凝会在寒冷的环境温度下形成,这会损坏电子元件从而破坏传感器。


在低温条件下使用压力传感器的用户应该确保单个部件之间在没有O型圈的情况下也可以融合,并且对冷凝也有抵抗性。例如也要预估压力传感器在接触水的时候能否冻结。在这种情况下,应该选择具有相应过载压力的压力传感器。和任何应用一样,压力传感器应该得到预期的温度范围的补偿。


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