Analisi degli indicatori chiave di prestazione del trasmettitore di pressione differenziale - Risposta al gradino
Til concetto di risposta al gradino ditrasmettitore di pressione differenziale
La risposta al gradino di un trasmettitore di pressione differenziale si riferisce alla variazione nel tempo del segnale di uscita del trasmettitore quando la pressione di ingresso cambia improvvisamente da un valore stabile a un altro. Questa caratteristica può riflettere intuitivamente la velocità di risposta, la stabilità e la precisione del trasmettitore a improvvise variazioni di pressione, ed è un indicatore importante per la valutazione delle prestazioni dinamiche del trasmettitore.
I principali parametri e significati della risposta al gradino
Tempo di ritardo: tempo necessario affinché una variazione graduale della pressione in ingresso si trasformi in una variazione percettibile del segnale di uscita del trasmettitore. Indica la rapidità con cui il trasmettitore inizia a rispondere alle variazioni di pressione. Ad esempio, in alcuni sistemi che richiedono una risposta rapida, come i sistemi di monitoraggio della pressione aerospaziale, se il tempo di ritardo è troppo lungo, le fasi iniziali critiche delle variazioni di pressione potrebbero non essere rilevate, con conseguente valutazione errata dello stato del sistema.
Tempo di salita: tempo necessario affinché il segnale di uscita aumenti dal 10% al 90% del valore stazionario. Questo parametro viene utilizzato principalmente per misurare la capacità del trasmettitore di aumentare rapidamente il segnale di uscita quando la pressione di ingresso aumenta improvvisamente, riflettendo la velocità di risposta del trasmettitore al processo di aumento della pressione. Ad esempio, in alcune reazioni chimiche, la pressione aumenta rapidamente all'inizio della reazione. Un tempo di salita più breve aiuta a catturare la fase iniziale della variazione di pressione nel tempo, consentendo così un migliore monitoraggio e controllo del processo di reazione.
Tempo di risposta al gradino = tempo di ritardo t1 + tempo di salita t3
Caratteristiche di risposta al gradino dei comuni trasmettitori di pressione differenziale
Trasmettitore di pressione differenziale piezoresistivo al silicio: presenta le seguenti caratteristiche: dimensioni ridotte, struttura semplice, elevata sensibilità, buona risposta dinamica, ecc. La sua velocità di risposta al gradino è relativamente elevata e può seguire bene le rapide variazioni di pressione. Questo perché il suo elemento sensibile alla pressione si basa sull'effetto piezoresistivo dei materiali semiconduttori. Quando la pressione cambia, il valore di resistenza del resistore di diffusione può variare rapidamente, in modo che il segnale di uscita possa rispondere rapidamente alla variazione di pressione.
Trasmettitore di pressione differenziale capacitivo: utilizza la capacità differenziale come elemento di rilevamento e presenta le caratteristiche di elevata precisione, elevata stabilità e alta affidabilità. La sua risposta al gradino è relativamente stabile e l'overshoot è solitamente ridotto, ma il tempo di salita può essere relativamente lungo. Questo perché la variazione di capacità richiede un certo tempo per raggiungere un valore stabile, ma una volta raggiunta la stabilità, l'accuratezza e la stabilità del segnale di uscita sono elevate.
Fattori che influenzano la risposta al gradino
Proprietà meccaniche del sensore: le proprietà meccaniche della parte sensibile del trasmettitore di pressione differenziale, come il diaframma, il soffietto e altri elementi sensibili elastici, hanno una grande influenza sulla risposta al gradino. Se la massa dell'elemento sensibile elastico è elevata, la sua inerzia causerà un rallentamento della risposta, un aumento del tempo di ritardo e del tempo di salita. Ad esempio, un diaframma più pesante impiega più tempo a deformarsi quando la pressione cambia di livello, il che ritarderà e aumenterà lentamente il segnale di uscita del trasmettitore.
Costante di tempo e caratteristiche di smorzamento dei circuiti interni: i circuiti all'interno del trasmettitore, come i circuiti di amplificazione del segnale e i circuiti di filtro, hanno determinate costanti di tempo e caratteristiche di smorzamento. Una costante di tempo del circuito maggiore causerà un ritardo nella variazione del segnale e influenzerà la velocità di risposta. Le caratteristiche di smorzamento determinano se il segnale di uscita oscillerà e il grado di oscillazione. Se lo smorzamento è troppo piccolo, è facile che si verifichino sovraelongazioni e oscillazioni a lungo termine; se lo smorzamento è troppo grande, potrebbe causare una risposta troppo lenta.
Efficienza del trasferimento di energia tra sensore e fluido: l'efficienza del trasferimento di energia tra sensore e fluido misurato influirà anche sulla risposta al gradino. Ad esempio, in presenza di un traferro o di un accoppiamento inadeguato tra il fluido e la membrana del sensore, il trasferimento di pressione sarà ritardato, impedendo al trasmettitore di rilevare tempestivamente la variazione di pressione. Inoltre, anche la viscosità e altre caratteristiche del fluido influiranno sulla velocità di trasferimento di energia. Un fluido ad alta viscosità può rallentare la risposta del sensore alle variazioni di pressione.
Silicio monocristallinotrasmettitore di pressione differenziale
Il trasmettitore di pressione differenziale in silicio monocristallino di Microcyber utilizza un sensore di pressione piezoresistivo in silicio monocristallino con un ADC ad alta risoluzione integrato, in grado di fornire un effetto gradino fino a 250 ms (diversi intervalli presenteranno alcune differenze), soddisfacendo le condizioni di lavoro più rigorose in loco.
Alcuni indicatori di prestazione del trasmettitore di pressione differenziale in silicio monocristallino sono i seguenti:
· Supporta le ultime versioni dei protocolli HART, FF H1, PROFIBUS PA e PROFIBUS DP,
· Superare i test di certificazione di interoperabilità HART, FF, PA e DP.
· I tipi di pressione includono: pressione relativa, pressione assoluta e pressione differenziale.
· Massima precisione: ±0,075% della scala completa (20℃℃, rapporto di portata 10:1)
· Stabilità a lungo termine: limite superiore dell'intervallo ±0,2%/5 anni.
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