如何正確選擇OEM生產(chǎn)中的壓力傳感器

除了購買軟件的人，大部分人都希望能在第一時間采購適宜的OEM產(chǎn)品。尋找理想的壓力傳感器是OEM生產(chǎn)的一個重要組成部分。主要選擇依據(jù)包括下列條件：精度、可靠性和校準(zhǔn)周期；操作條件；關(guān)鍵指標(biāo)和非關(guān)鍵指標(biāo)的對比以及價格。

　　原始設(shè)備制造商（OEM）都在儀器和監(jiān)控設(shè)備中集成了用于檢測和控制壓力的復(fù)雜和獨(dú)立技術(shù)。任意OEM設(shè)計中的主要設(shè)計原則都是元件的性價比，壓力傳感器和變送器是需要考慮的價格因素之一。一般很難取得滿意的權(quán)衡。再者，市場上的各種壓力感測技術(shù)對于特別應(yīng)用而言要做出正確選擇也存在一定的困難。目前，普遍使用的壓力技術(shù)為：可變電容、可變磁阻、渦流、粘合應(yīng)變計、薄膜和壓阻硅技術(shù)。

　　候選的技術(shù)
　　可變電容傳感器通常比較穩(wěn)定并具有非常優(yōu)良的特性，但要求媒介與電容元件絕緣，以防污染和濕氣。

　　Rosemount的3051S系列儀器具有各種可變的電容式壓力傳感器，其具有結(jié)構(gòu)緊湊、水氣密封以及承受惡劣現(xiàn)場環(huán)境的316L的不銹鋼腔室。該儀器可提供0.04%的精度、200:1的量程變比和100ms的響應(yīng)時間。標(biāo)準(zhǔn)輸出為帶有HART數(shù)字協(xié)議的4–20 mA信號。基金現(xiàn)場總線可通過簡單電子板升級應(yīng)用在該裝置。高可靠的傳感器可在工藝現(xiàn)場安裝，排除了動力線的使用并可減少維護(hù)費(fèi)用增加實用性。
　　可變磁阻和渦流傳感器對于在任意壓力小于1 psi的現(xiàn)場都是非常適宜的。

　　在渦流壓力傳感器中，高頻磁通量是通過兩個匹配在磁場中而不與目標(biāo)傳導(dǎo)的線圈注入的。該附在隨差分壓力移動的橫隔膜上。通過磁場感應(yīng)兩個線圈的差值可以測量隔膜的位置。內(nèi)置的電子部件可將信號轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)溫度補(bǔ)償?shù)妮敵鲂盘枴?
　　該類產(chǎn)品由于其量程小于1 in.H2O的差壓而常常用于HVAC系統(tǒng)中。濕/濕結(jié)構(gòu)非常容易滿足絕緣油的要求。在缺點方面，該類產(chǎn)品比其它的傳感器體積大并且一般比較昂貴。
　　粘合應(yīng)變計技術(shù)已在我們生活中應(yīng)用了40多年并且生產(chǎn)廠商眾多。

　　應(yīng)變計傳感器，如圖中所示，其與其它壓力檢測技術(shù)相比具有兩個無比優(yōu)點。由于應(yīng)變計直接粘合在感測薄膜上，薄膜厚度的變化將隨著壓力量程的變化而變化。只有粘合的金屬片可以測量幾萬磅psi的壓力。因為應(yīng)力片直接粘合在感測薄膜上，所以無需絕緣膜或填充油的使用。因此該傳感器可很好地阻礙研磨介質(zhì)（常用于薄片隔膜的縫隙）的損傷。
　　該類產(chǎn)品精確適度，不能滿足較高精度的需求。用于結(jié)合應(yīng)力計的粘合劑局限于常溫并且此類產(chǎn)品的長期穩(wěn)定性也是一個問題。由于這類傳感器的感測隔膜響應(yīng)時間比較慢，它們只能用于水利方面。另外，低價格也是它們的優(yōu)勢。
薄膜技術(shù)具有粘合應(yīng)力計的所有優(yōu)點并且其長期穩(wěn)定性具有很大的改善。

　　薄膜壓力傳感器具有非常好的穩(wěn)定性并且其它性能也可通過濺射感測元件（可達(dá)到應(yīng)力計材料、絕緣材料和17-4 pH不銹鋼感測材料的中等熔接）滿足。濺射和薄膜技術(shù)在實際使用中可提供多年的測量保證。

　　隔膜必須由具有非常優(yōu)異彈性系數(shù)的硬材料制作，如17-4 pH的不銹鋼。而相關(guān)高質(zhì)量的感測隔膜制作的產(chǎn)品會影響響應(yīng)時間。
　　壓阻硅壓力傳感器在設(shè)計和制作合理的情況下具有與生俱來的靜態(tài)精度。

　　壓阻元件是由分散作用的4臂應(yīng)力計組合在單晶硅隔膜的表面，其面積和厚度會根據(jù)壓力量程而變化。電路結(jié)構(gòu)為惠斯通電橋。電橋的作用是將應(yīng)力計引起的應(yīng)力感應(yīng)電阻的變化轉(zhuǎn)換為電壓的變化，而電壓可直接用傳統(tǒng)儀器精確測量。
　　在大規(guī)模生產(chǎn)中，它們是最為廉價的產(chǎn)品。非常輕的硅隔膜可以減少沖擊和振動的影響。
精度、可靠性和校準(zhǔn)
　　這篇壓力傳感器的規(guī)范主要針對OEM應(yīng)用，對于全面了解操作環(huán)境和性能要求是非常重要的。例如，如果壓力傳感器要用于天然氣等監(jiān)測性變送器，那么高精度是推薦的主要指標(biāo)。這是確保日用品公平發(fā)票的唯一方法。另一方面，如果傳感器用于監(jiān)測壓力壓力不是很關(guān)鍵的安全系統(tǒng)，那么較低價格和可靠性是主要指標(biāo)，而精度次之。
　　另一個需要考慮的問題是校準(zhǔn)周期。一個穩(wěn)定的裝置需要每隔2–3年校準(zhǔn)一次，而一個差些的產(chǎn)品需要1–3月校準(zhǔn)一次。校準(zhǔn)的時間受產(chǎn)品的狀態(tài)影響并且需要簡單的經(jīng)驗。例如，每3個月檢測一次新安裝的傳感器也許是一個不錯的方法，其后，檢查頻率應(yīng)在6或12個月一次。有些壓力傳感器非常穩(wěn)定，它們近需5年校準(zhǔn)一次。


　　操作環(huán)境
　　在考慮OEM應(yīng)用中的特殊傳感器時，了解操作環(huán)境是非常重要的。在氣體或液體應(yīng)用中是否存在腐蝕問題？產(chǎn)品安裝室內(nèi)還是室外？應(yīng)用現(xiàn)場是否存在沖擊和振動？周圍的環(huán)境溫度如何？現(xiàn)場有否電壓沖擊或閃電？過壓如何處理？是否存在水錘？壓力介質(zhì)是否防礙壓力端口？
　　如果存在腐蝕現(xiàn)象，因重點注意潮濕元件受到的化學(xué)腐蝕。如果高壓或閃電有可能存在的話，適當(dāng)?shù)睦擞恳种蒲b置也應(yīng)安裝。在頻繁振動的現(xiàn)場使用時，產(chǎn)品應(yīng)配有電子器件固定裝置。在精度指標(biāo)要求較高的現(xiàn)場，長期穩(wěn)定性也不可忽視。　　（大部分量產(chǎn)的低價OEM壓力傳感器廠商都不出示穩(wěn)定性能而僅提供典型數(shù)據(jù)。）在粘性比較大的現(xiàn)場，因采用直接的隔膜傳感器。

　　壓力傳感器的規(guī)范
　　對于終端用戶遭遇的各種應(yīng)用條件都是選擇壓力傳感器中OEM的責(zé)任。選擇中不能僅顧及裝置的表面價格而忽視了影響客戶再購買的主要因素。在大量壓力傳感器出貨時，少許的選擇不能太頻繁。那些理論“買一個傳感器節(jié)省15美元，如果在1000個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中就可以節(jié)省15000美元”是錯誤的。實際上，15美元是1000次節(jié)省的，如果傳感器不能達(dá)到計劃中的應(yīng)用，每個傳感器節(jié)省的15美元就會帶來潛在地風(fēng)險。
　　很多情況下，如爆炸環(huán)境需要危險區(qū)域的認(rèn)證。很多終端用戶完全忘記了這類要求，而OEM要熟練掌握。三種主要的認(rèn)證為：北美的Underwriter的Laboratories， Factory Mututal和 Canadian Standards Association。壓力傳感器廠商要求遞交設(shè)計和測試樣品以確保與嚴(yán)格的安全標(biāo)準(zhǔn)兼容并達(dá)到這些組織的要求。大部分保險公司將從認(rèn)證機(jī)構(gòu)接收一個或多個測試報告作為生產(chǎn)商滿足相關(guān)要求的充分證明。在水下應(yīng)用中，American Bureau of Ships認(rèn)證被要求。
另一個要考慮的因素是防護(hù)等級。如NEMA 4X (IP 65)防護(hù)適合用于水或其它液體可能噴射的操作環(huán)境。在可能水淹的現(xiàn)場，防護(hù)級別為NEMA 6或歐洲標(biāo)準(zhǔn)的IP 68。
　　OEM應(yīng)用中，最重要的問題是可靠性。如果壓力傳感器故障，常常是系統(tǒng)安裝的故障并會引起各種不便。也就是說“便宜貨賣兩次”的道理。
　　采用標(biāo)準(zhǔn)的壓力傳感器可以減少安裝以及重復(fù)的工程費(fèi)用。對于大量應(yīng)用的壓力傳感器而言專門的設(shè)計會使費(fèi)用最小化。例如，去除螺紋壓力端口可以減少傳感器尺寸和重量、改進(jìn)氣密響應(yīng)并且減少機(jī)械造價。集成的模塊化汽車連接器會減少相應(yīng)配合連接器和纜線的費(fèi)用。在壓力傳感器中增加一個溫度傳感器也許能為客戶減少一個必須外接的傳感器費(fèi)用。
區(qū)分主要指標(biāo)和次要指標(biāo)是非常重要的。例如，激勵電壓給出的位10–40 VDC。應(yīng)用中給出的是12或24VDC電源電壓，許多廠商就將他們的設(shè)計局限在32或36VDC，這就是對次要指標(biāo)的重點化。在檢測類變送器應(yīng)用中，主要指標(biāo)包括精度、溫度漂移以及可能的化學(xué)兼容性。
　　有些OEM產(chǎn)品采用的防護(hù)系統(tǒng)可在特別應(yīng)用中有助于識別最好的產(chǎn)品。最關(guān)鍵的指標(biāo)應(yīng)該給予最主要的現(xiàn)場要求。將沒有保障的“典型參數(shù)”用于多數(shù)傳感器，常常會使一個廠商設(shè)計傳感器與別的廠家產(chǎn)品沒什么區(qū)別。

　　產(chǎn)品的價格
　　在決定購買何種傳感器后，重要的事情就在于尋找那種產(chǎn)品能提供更合適的價格。55美元傳感器的故障率在萬分之一比25美元的萬分之一五要低的多。而出現(xiàn)故障時，用戶首先要停止系統(tǒng)運(yùn)行并處理故障，進(jìn)行產(chǎn)品更換然后重新安裝。所有的過程都會增加維護(hù)費(fèi)用，減少產(chǎn)品/服務(wù)的可運(yùn)行能力并在顧客心里產(chǎn)生嚴(yán)重的負(fù)面影響。
　　價格受訂貨的數(shù)量影響很大。在機(jī)械部件和電子組件甚至熱測試過程中，批量產(chǎn)品可以有更優(yōu)惠的價格、更低的運(yùn)費(fèi)和處理費(fèi)用。有些廠商建立了期貨以提供小量產(chǎn)品訂貨的經(jīng)濟(jì)行，這樣可以保障他們的優(yōu)化生產(chǎn)操作。大規(guī)模的OEM產(chǎn)品可直接從廠商處購買。

結(jié)論
　　尋找理想的壓力傳感器是OEM生產(chǎn)的一個重要組成部分。主要選擇依據(jù)包括下列條件：精度、可靠性和校準(zhǔn)周期；操作條件；關(guān)鍵指標(biāo)和非關(guān)鍵指標(biāo)的對比；產(chǎn)品的價格。仔細(xì)參照上述指標(biāo)，OEM生產(chǎn)中的缺陷就會降到最低。