大家好，我是【廣州工控傳感★科技】M5156-000002-600BG傳感器事業(yè)部，張工。

液壓行業(yè)在從傳統(tǒng)壓力開關(guān)轉(zhuǎn)向壓力傳感器和傳感器時(shí)，面臨的挑戰(zhàn)有所增加。這些挑戰(zhàn)包括壓力增加、工作溫度升高、部署到危險(xiǎn)和嚴(yán)苛環(huán)境中以及壓力瞬變。這些是設(shè)計(jì)人員和系統(tǒng)集成人員面臨的挑戰(zhàn)，如果不加以適當(dāng)解決，可能會(huì)導(dǎo)致項(xiàng)目延遲或現(xiàn)場(chǎng)可靠性問題。這些壓力測(cè)量設(shè)備也發(fā)生了改變，從傳感元件和整體機(jī)械封裝到電子輸出信號(hào)和信號(hào)調(diào)節(jié)都發(fā)生了轉(zhuǎn)變。本文將回顧壓力傳感器背后的技術(shù)、這些傳感器面臨的常見機(jī)械挑戰(zhàn)以及M5156-000002-600BG壓力傳感器在環(huán)境中的表現(xiàn)。

感應(yīng)技術(shù)，深入傳感器。

壓力傳感器從外觀上看起來差不多，但傳感器的核心傳感元件差異很大。在技術(shù)上可行的最常見方法之一是使用應(yīng)變片作為傳感元件，將隔離膜上的應(yīng)力產(chǎn)生的機(jī)械張力傳輸?shù)綔?zhǔn)確且可重復(fù)的電子輸出信號(hào)中。M5156-000002-600BG壓力傳感器在惠斯通電橋配置中使用其應(yīng)變片將應(yīng)力轉(zhuǎn)換為電壓輸出信號(hào)。將傳感元件設(shè)計(jì)為與螺紋端口集成的單個(gè)加工元件。這種優(yōu)化的設(shè)計(jì)提供了來自傳感元件的強(qiáng)大信號(hào)，并提供了高水平的過壓和爆破性能。

使用玻璃粘合工藝將硅應(yīng)變片熔合到金屬端口。應(yīng)變片設(shè)置在最佳位置，可正確度量隨壓力變化的應(yīng)力大小。使用了經(jīng)過行業(yè)驗(yàn)證的導(dǎo)線連接工藝在應(yīng)變片和信號(hào)調(diào)理電子設(shè)備之間建立連接。

液壓傳感器市場(chǎng)中存在競爭關(guān)系的技術(shù)，如薄膜沉積、厚膜和陶瓷基板技術(shù)，利用具有低靈敏度感應(yīng)元件的獨(dú)立隔離膜。這些技術(shù)需要在流體路徑、內(nèi)部O型環(huán)中進(jìn)行額外焊接，或需要額外的加工步驟，來驅(qū)動(dòng)較長的周期?？赡苄枰邞?yīng)變的傳感元件，以補(bǔ)償?shù)挽`敏度。這些高應(yīng)變和多件式結(jié)構(gòu)可導(dǎo)致長期穩(wěn)定性和耐久性降低。

機(jī)械挑戰(zhàn)

由于M5156-000002-050BG壓力傳感器是作為液壓系統(tǒng)的一部分安裝的，因此在設(shè)計(jì)中就應(yīng)確認(rèn)和解決各種機(jī)械上的問題。以下是系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)過程中通常需要考慮的液壓系統(tǒng)中的相關(guān)因素：

• 工作壓力
• 壓力峰值
• 防護(hù)壓力
• 流體連接
• 爆破壓力
• 振動(dòng)/機(jī)械沖擊
• 壓力疲勞
• 環(huán)境耐久性

所有這些問題都通過M5156-000002-050BG傳感器設(shè)計(jì)和驗(yàn)證來解決。過壓評(píng)級(jí)、爆破壓力評(píng)級(jí)、疲勞分析和壓力減震器的使用都是過程的一部分，并通過模擬和實(shí)證測(cè)試進(jìn)行驗(yàn)證。

M5156-000002-050BG

工作壓力范圍

簡單來說，這是需要系統(tǒng)控制或反饋的壓力范圍。在典型的運(yùn)行狀態(tài)下，系統(tǒng)將始終保持在此范圍內(nèi)。此范圍之外的壓力通常不需要測(cè)量。

防護(hù)壓力

在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，通常要考慮超過預(yù)設(shè)范圍但不應(yīng)對(duì)系統(tǒng)造成損害的壓力事件。通常預(yù)期在過壓事件后，系統(tǒng)將恢復(fù)正常功能。將耐受壓力指定為可應(yīng)用于傳感元件而不導(dǎo)致M5156-000002-100BG壓力傳感器的輸出特性或精確度發(fā)生永久改變的壓力。

爆破壓力

在系統(tǒng)層面，可能存在潛在的故障模式，導(dǎo)致系統(tǒng)承受過大壓力，從而面臨壓力遏制失敗的風(fēng)險(xiǎn)?；诶碚撛O(shè)計(jì)并以實(shí)證方式驗(yàn)證了其壓力傳感器，確定了傳感器可承受且不破裂的最小壓力。

壓力疲勞

壓力疲勞通常見于有泵或閥門持續(xù)引發(fā)系統(tǒng)壓力波動(dòng)的系統(tǒng)中。這些波動(dòng)的幅度和頻率各有不同。泵可能會(huì)產(chǎn)生振幅很小的高頻壓力振蕩，而閥門可能導(dǎo)致顯著的壓力變化，但頻率較低。在某些情況下，情況可能相反。由于不可能預(yù)測(cè)所有潛在的系統(tǒng)行為，因此M5156-000002-100BG傳感器經(jīng)過從0到滿量程壓力周期的測(cè)試，可1000萬次循環(huán)，確認(rèn)應(yīng)力保持在疲勞極限以下，在操作范圍內(nèi)提供基本無限制的壽命，且通常在防護(hù)壓力范圍內(nèi)。需要指出的是，由于傳感元件比同類競品敏感得多，應(yīng)力非常低，因此完全無需擔(dān)心壓力疲勞問題。

壓力峰值

液壓系統(tǒng)中最隱蔽的挑戰(zhàn)可能是甚高頻壓力瞬變，通常稱為“壓力峰值”，有時(shí)也稱為水錘效應(yīng)。在閥門啟動(dòng)過程中可能出現(xiàn)壓力峰值；會(huì)因系統(tǒng)架構(gòu)或?qū)⒖諝庖胍簤罕枚a(chǎn)生壓力波。壓力峰值的典型特征是壓力超速（通常為微秒）增加到超高振幅（可能是10倍的工作壓力）。壓力峰值的發(fā)生速度可能非常快，以至于M5156-00000E-016BG壓力傳感器可能無法檢測(cè)到它的發(fā)生。而這種現(xiàn)象可能會(huì)永久損壞壓力傳感器，導(dǎo)致永久零點(diǎn)偏移、傳感器對(duì)壓力響應(yīng)失敗或使隔離膜破裂致使流體泄漏到傳感器外殼中。通常，沒有適當(dāng)?shù)脑O(shè)備來正確識(shí)別系統(tǒng)中的壓力峰值，如果使用采用正確技術(shù)的壓力傳感器會(huì)有所幫助。

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流體連接

另一個(gè)需要考慮的機(jī)械因素是與液壓回路的連接。每個(gè)螺紋連接都有自己的評(píng)級(jí)；隨著高壓應(yīng)用在液壓行業(yè)越來越普遍，應(yīng)采取額外的預(yù)防措施，以確保壓力傳感器得到適當(dāng)?shù)脑u(píng)級(jí)、固定和扭矩設(shè)置。

振動(dòng)/機(jī)械沖擊

在傳感器行業(yè)中，機(jī)械沖擊和振動(dòng)一直以來都是一起考慮的因素。由于M5256-000002-005BG壓力傳感器所應(yīng)用的特定機(jī)械環(huán)境，壓力傳感器通常會(huì)暴露在公路和非公路環(huán)境中。從柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的高頻振動(dòng)到叉車將重物卸至地面的沖擊，這些情況要求壓力傳感器能夠免受“沖擊和振動(dòng)”的不利影響。

環(huán)境性

環(huán)境耐久性對(duì)于任何產(chǎn)品確保滿足環(huán)境極端要求并提供長期可靠服務(wù)至關(guān)重要。傳感器需要考慮機(jī)械設(shè)計(jì)和材料選擇，以確保在使用壽命內(nèi)的適應(yīng)性和可靠性，但也需要考慮這些環(huán)境條件對(duì)傳感器長期性能的影響。