압력센서의 종류

1. 압력 트랜스듀서란?

압력 트랜스듀서는 적용된 압력(물리량)을 적용된 압력과 선형 및 비례적으로 관련된 측정 가능한 산업 표준 전기 신호로 변환하는 기계 장치입니다.

 

 

 

반응형

 

2. 압력 트랜스듀서의 주요 구성 요소

압력 변환기에는 탄성 재료와 전기 장치의 두 가지 주요 구성 요소가 있습니다. 

 

1) 탄성 재료

압력 변환기에 사용되는 탄성 재료의 모양과 크기는 다양하며 구성은 압력 범위와 감지 원리에 따라 다릅니다. 탄성 재료의 주요 목적은 전기 장치가 감지할 수 있도록 압력을 받으면 변형되는 것입니다.

 

탄성 부품은 일반적으로 다이어프램 형태이며 이러한 요소는 원형 금속 디스크 또는 고무, 플라스틱 또는 가죽을 포함한 유연한 재료로 만들어집니다. 반면에 다이어프램 모양은 원형, 평면 또는 주름형일 수 있습니다. 다이어프램 요소는 부식성이 높은 환경이나 과압 시스템에서 유리합니다.

 

2) 전기 장치

전기 장치는 탄성 물질의 변형을 감지한 다음 이를 전기 신호로 변환합니다. 전기 장치의 다양한 작동 원리에는 일반적으로 저항, 용량 성 또는 유도성이 포함됩니다.

 

 

 

반응형

 

 

3.  압력 트랜스듀서의 종류

압력 트랜스듀서는 두 가지 주요 분류가 있습니다.

• 능동 장치 – 적용된 압력은 전압과 같은 전기량을 생성합니다. 능동 장치로 분류되는 일부 압력 변환기에는 압전 압력 변환기 및 열전대가 포함됩니다.
• 수동 장치 – 능동 장치와 달리 수동 장치는 작동할 수 있도록 외부 전원에 의존합니다. 수동 장치의 예로는 압전 저항 압력 변환기가 있습니다.

 

1) 저항성 압력 트랜스듀서(스트레인 게이지)

저항성 압력 트랜스듀서는 미디어의 반대쪽에 있는 다이어프램 표면에 부착된 호일 또는 실리콘 스트레인 게이지(휘트스톤 브리지로 배열됨)를 사용합니다. 매체의 압력 변화가 발생하면 탄성 재료가 변형되어 스트레인 게이지의 저항도 변경됩니다. 이 저항 변화는 전기 신호로 변환된 다음 증폭 및 조절되어 변환기 전압 또는 송신기 전류 출력을 제공합니다.

 

스트레인 게이지 트랜스듀서는 게이지 다이어프램 압력 트랜스듀서, 캔틸레버 타입 트랜스듀서, 임베디드 스트레인 게이지 트랜스듀서, 무제한 스트레인 게이지 압력 트랜스듀서 등 다양한 분류가 있습니다.

 

 

 

반응형

 

 

2) 커패시턴스 압력 트랜스듀서

용량성 압력 변환기는 서로 평행한 다이어프램과 전극이라는 두 개의 용량성 플레이트로 구성됩니다. 후자는 가압되지 않은 표면에 접착되고 다이어프램 플레이트에서 설정된 거리(시작 커패시턴스)에 배치되어 두 플레이트 사이에 공간을 만듭니다. 압력의 변화가 발생하면 간격이 좁아지거나 넓어지면서 커패시턴스(ΔC)가 변경됩니다. 그런 다음 이 커패시턴스 변화에서 사용 가능한 신호가 파생됩니다.

 

3) 유도 압력 트랜스듀서

유도 압력 변환기에는 두 가지 유형이 있습니다.

간단한 인덕턴스 압력 변환기는 코일, 이동식 강자성 코어 및 다이어프램(또는 모든 압력 감지 요소)으로 구성되고 다이어프램과 강자성 코어가 부착되어 있습니다. 매체의 압력 변화로 인해 다이어프램이 편향됨에 따라 강자성 코어도 움직입니다. 코일은 AC 전압에 의해 전원이 공급됩니다. 코어가 움직이면 이 코일의 인덕턴스와 등가 출력이 변경됩니다.

 

2코일 상호 인덕턴스 압력 변환기는 다이어프램에 결합된 강자성 코어로 구성되며 1차 코일과 2개의 2차 권선이 있습니다. AC 전원 1차 코일은 2차 코일 픽업 코일에 유도 전류를 생성하고 코어가 중앙에 위치하면 두 개의 2차 코일에 동일한 전압이 유도됩니다. 압력의 변화는 다이어프램을 편향시키고 강자성 코어의 움직임을 유발하며 두 2차 코일 사이의 전압비에 영향을 미칩니다. 전압 변화는 압력 변화에 비례합니다.

 

4) 전위차 압력 트랜스듀서

전위차 압력 변환기는 캡슐, 슬라이딩 접점 와이퍼 및 저항선 권선의 세 가지 주요 부분으로 구성됩니다. 캡슐은 링키지 로드를 통해 와이퍼에 연결되고 캡슐에 압력이 가해지면 전위차계를 가로지르는 와이퍼의 위치가 변경됩니다. 결과적으로 와이퍼와 전위차계 사이의 저항에도 변화가 있습니다. 따라서 기계적 편향은 저항 측정으로 변환됩니다.

 

 

 

반응형

 

5) 공진 와이어 압력 트랜스듀서

일반적인 공진 와이어 압력 트랜스듀서는 다음과 같은 다양한 구성 요소로 구성됩니다.

• 공진선
• 고압 다이어프램
• 저압 다이어프램
• 자석
• 금속 튜브
• 하이 사이드 백업 플레이트
• 낮은 쪽 백업 플레이트
• 전기 절연체
• 예압 스프링
• 유체 이송 포트
• 발진기 회로

이러한 유형의 압력 변환기에서 와이어는 한쪽의 정적 부재와 다른 쪽 끝의 다이어프램에 의해 고정되며 와이어는 자기장에 있는 동안 진동합니다. 발진기 회로는 와이어가 공진 주파수에서 진동하는 결과를 낳습니다.

 

고압 및 저압 다이어프램은 장치의 오른쪽과 왼쪽에서 변화하는 공정 압력을 감지합니다. 압력의 변화는 와이어의 장력에 영향을 미쳐 와이어 공진 주파수에도 영향을 미칩니다. 시프트는 디지털 카운터 회로에 의해 감지됩니다.

 

공진 와이어 압력 변환기는 절대 압력 및 게이지 압력을 측정하는 데 사용할 수 있습니다. 또한 낮은 차압 시스템에서도 유리합니다.

 

 

반응형

 

6) 압전 압력 변환기

용량성 및 압전 저항 변환기와 같은 압력 변환기와 달리 압전 압력 변환기는 작동 원리에서 외부 소스(전압 또는 전류)를 사용하지 않습니다.

 

특정 물질은 기계적 응력을 받을 때 압전성이라고 하는 전하를 생성합니다. 석영과 전기석은 압전 압력 변환기에 일반적으로 사용되는 재료이며 표면에 압력이 가해지면 전하가 생성됩니다. 전하의 크기는 적용된 압력과 비례적으로 관련이 있습니다.

 

압전 압력 트랜스듀서는 동적 압력이 빠르게 변하는 시스템에 사용되며 주요 단점은 진동과 충격에 민감하다는 것입니다.

 

 

 

반응형

 

7) 피에조레지스티브 압력 트랜스듀서

압전 저항 압력 변환기는 반도체 재료와 다이어프램으로 구성됩니다. 다이어프램 편향으로 인해 늘어날 때 반도체의 저항 변화를 사용하여 적용된 압력을 측정하며 압력 변화가 매우 적은 시스템에 유리합니다. 압전 저항 압력 트랜스듀서는 간단하고 견고하며 절대, 게이지, 상대 및 차압 변화를 측정하는 데 사용할 수 있습니다.

 

 

압력 변환기는 압력 측정 유형에 따라 분류할 수도 있습니다.

• 절대 압력 변환기 – 0 Pa에 상대적인 압력을 측정합니다.
• 게이지 압력 변환기 – 대기압을 기준점으로 하여 압력을 측정합니다.
• 차압 변환기 – 서로 다른 두 지점에서 압력 차이를 측정합니다.
• 밀폐형 압력 변환기 – 미리 결정된 기준점을 기준으로 압력을 측정합니다.