陶瓷传感器的优势及应用

CERADIR先进陶瓷在线 2020-11-11 10:46:13

1.什么是传感器

传感器技术作为现代科技的前沿技术,可称得上是现代信息技术的三大支柱之一。国家标准GB7665-87对传感器下的定义是:“能感受规定的被测量并按照一定的规律(数学函数法则)转换成可用信号的器件或装置,通常由敏感元件和转换组成”。传感器作为一种重点发展的新型特种元器件,是探测和获取外界信息的源头,是物联网发展的最根本基础,也是电子信息装备制造业中基础类的产品。

2.陶瓷传感器的优势

陶瓷传感器具有传统金属传感器缺乏的优势特点,可弥补金属传感器无法胜任的工作环境。

具体优势包含以下几点:

(1)高压过载能力强

陶瓷传感器的测量范围取决于陶瓷膜片的厚度,所以当传感器碰到超过其负载条件时,基于膜片本身带有的基底支持,主体产品不会造成永久性损坏。

曾有实验数据表明,根据测量范围的不同,一般陶瓷传感器普遍能耐受比变送器校准范围高800多倍的过载压力,并不会造成性能的下降。这十分符合那些水锤、脉冲压力、真空或其它过程压力波动的场合应用条件。

(2)无“记忆”效应引起的零误差

一般金属膜片通常存在所谓的“记忆”效应(记忆效应:指每当施加压力,尤其是较高的压力时物品会拉伸形变,压力消失时不能很好的恢复原状)。所以金属膜片传感器易引起变送器输出产生零位误差。

陶瓷传感器由于其结构和微运动的特点,经受过合理范围甚至超过合理范围值的压力后也能回到原有的位置,这就改善了变送器输出的重复性。

(3)不受温度影响

金属膜片传感器容易受热胀冷缩效应,从而影响其重复性,陶瓷材料则几乎不受热胀冷缩效应的影响,构成压力计和绝对传感器时也没有充油,因此它不存在因充液热胀冷缩而造成的误差。陶瓷传感器这种特性非常适合在温度变化非常明显的场合获得重复性良好的测量。

3.陶瓷传感器的分类

表1.按所利用的材料属性的陶瓷传感器分类

图1.陶瓷传感器via网络

4.陶瓷传感器的应用

按照使用场合来举例较受青睐的三种场合有:

(1)低压和高真空场合:

陶瓷传感器相较于普通传感器能测量低于3.5mmHg的差压,而且能耐受真空,不会对产品造成损坏或性能下降。

(2)腐蚀性场合:

普通金属膜传感器在这种场合需要依靠稀有材料的防护,甚至需要镀金来减少腐蚀给自身带来的影响,造成制造成本提高、备件数量增加的缺点。而陶瓷传感器所具有的抗化学腐蚀的特性使其构成的产品几乎能被用于任何酸性场合。

(3)磨蚀场合:

事实已证明磨蚀场合(如纸浆、矿业和金属、废水)很难采用金属膜片传感器,这些场合无法用标准锥管螺纹连接,易造成产品堵塞。尽管采用平嵌结构可以解决堵塞的问题,但产品的磨蚀作用对金属膜片还是会造成损坏。利用陶瓷材料的抗磨蚀特性加上平嵌式方法来安装陶瓷传感器可以将上述的两个问题同时解决。平嵌式陶瓷传感器已经成功用于纸浆和纸的生产过程,以及其它存在堵塞和磨蚀的场合。

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