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        新聞資訊

        關于擴散硅壓力變送器測量系統的可靠性設計

        時間:2020-12-27
        采用先進的離子注入技術和微機械加工技術,以單晶硅為基體,研制出一種具有惠斯頓電橋和精密機械結構的硅敏元件。測試壓力通過壓力接口作用于硅敏元件,實現壓力與輸出信號的線性轉換,目前,擴散硅液位變送器測試系統廣泛應用于電力、化工、水務、污水處理、環境監測等行業。但是,系統的可靠性還有待進一步的提高,在實際應用中,經常會出現誤報、誤報、嚴重漂移等現象,甚至影響整個設備的正常運行,給系統的維護、檢修、檢查和使用帶來了許多不便。根據擴散硅液位變送器測試系統設計的特點,盡可能地將可靠性保證設計中的系統功能結構設計原則、元件選擇原則、元件篩選設計、降級、容差、電磁兼容性和環境保護等設計思想納入整個系統設計過程。以擴散硅液位變送器為例,從產品的可靠性設計思想出發,嘗試設計一種液位測量系統,為小型智能儀器的可靠性設計提供了新的思路和方法。對系統設備進行了可靠性量化設計,對系統的可靠性指標進行了論證,建立了模型并進行了計算,對可靠性指標進行了預測。
        高壓發射機
        本論文以系統可靠性為目標,對擴散硅液位變送器測試系統進行了全面的設計和技術改進。采用軟件和硬件兩種功能合理配置,選擇關鍵技術難點的解決方案,采用兼容性設計、降幅設計、抗干擾設計等可靠性保證技術,提高了擴散硅液位變送器測量系統的測量精度和可靠性指標。該方法成本低,儀器易于安裝。為其它小型智能儀表的可靠性保證設計提供了一種思路和方法。
        第一系統的功能和結構構成。
        1.1設計系統功能。
        根據用戶使用要求,本系統作為擴散硅液位變送器的測量系統,應具備測量、標定、顯示、距離設定、移動、單元選擇、報警、通信、信息處理、控制等基本功能。從功能上講,信息處理分為低端信息處理和高端信息處理,低端信息處理主要包括顯示、校驗、范圍設定、移動、單元選擇、報警、低端通信等功能;高端信息處理是一種基于液位數據的可開發平臺,用戶可以根據需要進行重新定位和開發。
        根據測量對象、測量環境和精度要求的不同,液位測量采用了不同的原理和方法,在接觸式液位測量中,對于密度一致的液體液位測量,采用模擬壓力測量方法,方法簡單、可靠,且精度較高,可以滿足大多數應用。壓強測量法原理可靠,且近年來發展迅速,尤其是擴散硅壓強測量法,無論從測量范圍、線性程度、穩定性等方面都有很大提高,體積小,價格低,輸出毫伏級電壓信號,使用靈活,是一種設計基礎元件,技術指標好,可靠性高。
        1.2設計系統結構。
        考慮到系統的功能設計,在功能結構上應包括壓力測量、信號轉換、信號傳輸、信息處理、顯示報警和控制等模塊。將測壓模塊和信號轉換模塊從硬件模塊劃分出來,組成了壓力變送器。顯示報警、控制及信號傳輸三個模塊組成二次儀表單元的信息處理模塊。以微型計算機為開發平臺處理高端信息。圖1顯示了系統功能結構框圖。
        2。第一發射機機械保護結構設計。
        傳感結構的選擇采用了投入式液位變送器的傳感裝置,一端為被測液體壓力,另一端為電源和信號引線。感應器結構為圓柱形,一端為密封錐管螺紋,易于密封。選擇的傳感器必須具有足夠的過壓保護。封口設計液位變送器的電氣室與感感端應完全隔離,電路部件好在調試好后進行灌封,采用錐管螺紋封口連接時好于螺紋連接處涂環氧樹脂等封口填料。在選用密封填料時應考慮到與被測液體的配伍性。投入式液位變送器的使用環境決定了殼體和引線必須與被測介質兼容,一般被測液體可以選擇1Crl8Ni9Ti,需要注意的是,殼體和引線的設計要考慮到溫度的影響,有些金屬與液體的兼容性隨著溫度的變化而變化。投入式液位變送器的傳感器探頭長期浸入被測介質中,雜質極易堵塞傳壓孔,導致測量失真。傳感器探頭在設計時應采用端蓋保護,液體通過引壓孔引入,引壓孔進入。
        第三,系統可靠性保證。
        元件選擇系統所用元件必須具有很高的可靠性,所有影響系統穩定性的元件可以不具有很高的精度,但也要具有很高的穩定性,系統的精度可以通過調試和校驗得到保證,元件根據其使用要求必須有足夠的降壓設計,并具有相當的抗應力沖擊余度。元件選型設計對元件進行選型是保證產品可靠性的重要手段元件老化方案的選擇應遵循不影響優品或微影響優品的原則,盡量淘汰劣品。產品可采用高溫老化,功率老化,溫度沖擊循環等工藝。特定的老化溫度、功率和時間應參照使用說明及統計測試數據選擇篩選方案平衡考慮,切忌為了單獨提高劣質產品的淘汰率,而對優質產品的性能指標造成較大的損害,對老化元件應100%進行檢測。為保證測量的準確性和可靠性,抗干擾設計就顯得尤為重要??紤]到傳輸環節,各信號節點均應設置濾波電容;二次儀表的變壓器屏蔽層應作接地;PCB上的信號采集電路布局應遠離干擾源,如電源、繼電器;模擬信號和數字信號地應作隔離線,接地線后再作接地。
        需要指出的是,電路中的地面是否與發射機外殼相接可以根據現場實際情況選擇。液位測控系統的安裝和維護,不僅與設計、生產有關,而且與系統的正確安裝有著密切的關系。根據需要,液位變送器應安裝在適當的深度,具體位置應避免溶液流動的干擾,如果溶液有雜質,則應配有防護網。每三至六個月,根據現場實際情況,應對變送器進行清洗、檢查,打開積液室,倒出積液??招碾娎|安裝應遠離其它電源線和強信號線,空心電纜應固定,不受外力作用。二級測量儀可根據需要安裝在現場或車間,如在現場必須要有防護設施,控制環境溫濕度,應每年對整個系統進行一次校驗。
        第四結論
        其可靠性來自于系統中同有結構可靠度及系統運行中各相關因素的正常工作。充分了解系統的工作原理,綜合考慮各種影響因素,從源頭控制,從過程把握,是提高系統可靠性設計的有效方法和根本途徑。

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