如何正確選擇OEM生產中的壓力傳感器

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產品。尋找理想的壓力傳感器是OEM生產的一個重要組成部分。主要選擇依據包括下列條件：精度、可靠性和校準周期；操作條件；關鍵指標和非關鍵指標的對比以及價格。

　　原始設備制造商（OEM）都在儀器和監控設備中集成了用于檢測和控制壓力的復雜和獨立技術。任意OEM設計中的主要設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衡。再者，市場上的各種壓力感測技術對于特別應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為：可變電容、可變磁阻、渦流、粘合應變計、薄膜和壓阻硅技術。

　　候選的技術
　　可變電容傳感器通常比較穩定并具有非常優良的特性，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，其具有結構緊湊、水氣密封以及承受惡劣現場環境的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的響應時間。標準輸出為帶有HART數字協議的4–20 mA信號。基金現場總線可通過簡單電子板升級應用在該裝置。高可靠的傳感器可在工藝現場安裝，排除了動力線的使用并可減少維護費用增加實用性。
　　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傳導的線圈注入的。該附在隨差分壓力移動的橫隔膜上。通過磁場感應兩個線圈的差值可以測量隔膜的位置。內置的電子部件可將信號轉化為標準溫度補償的輸出信號。
　　該類產品由于其量程小于1 in.H2O的差壓而常常用于HVAC系統中。濕/濕結構非常容易滿足絕緣油的要求。在缺點方面，該類產品比其它的傳感器體積大并且一般比較昂貴。
　　粘合應變計技術已在我們生活中應用了40多年并且生產廠商眾多。

　　應變計傳感器，如圖中所示，其與其它壓力檢測技術相比具有兩個無比優點。由于應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（常用于薄片隔膜的縫隙）的損傷。
　　該類產品精確適度，不能滿足較高精度的需求。用于結合應力計的粘合劑局限于常溫并且此類產品的長期穩定性也是一個問題。由于這類傳感器的感測隔膜響應時間比較慢，它們只能用于水利方面。另外，低價格也是它們的優勢。
薄膜技術具有粘合應力計的所有優點并且其長期穩定性具有很大的改善。

　　薄膜壓力傳感器具有非常好的穩定性并且其它性能也可通過濺射感測元件（可達到應力計材料、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異彈性系數的硬材料制作，如17-4 pH的不銹鋼。而相關高質量的感測隔膜制作的產品會影響響應時間。
　　壓阻硅壓力傳感器在設計和制作合理的情況下具有與生俱來的靜態精度。

　　壓阻元件是由分散作用的4臂應力計組合在單晶硅隔膜的表面，其面積和厚度會根據壓力量程而變化。電路結構為惠斯通電橋。電橋的作用是將應力計引起的應力感應電阻的變化轉換為電壓的變化，而電壓可直接用傳統儀器精確測量。
　　在大規模生產中，它們是最為廉價的產品。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
　　這篇壓力傳感器的規范主要針對OEM應用，對于全面了解操作環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測性變送器，那么高精度是推薦的主要指標。這是確保日用品公平發票的唯一方法。另一方面，如果傳感器用于監測壓力壓力不是很關鍵的安全系統，那么較低價格和可靠性是主要指標，而精度次之。
　　另一個需要考慮的問題是校準周期。一個穩定的裝置需要每隔2–3年校準一次，而一個差些的產品需要1–3月校準一次。校準的時間受產品的狀態影響并且需要簡單的經驗。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，檢查頻率應在6或12個月一次。有些壓力傳感器非常穩定，它們近需5年校準一次。


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

　　壓力傳感器的規范
　　對于終端用戶遭遇的各種應用條件都是選擇壓力傳感器中OEM的責任。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“買一個傳感器節省15美元，如果在1000個網絡系統中就可以節省15000美元”是錯誤的。實際上，15美元是1000次節省的，如果傳感器不能達到計劃中的應用，每個傳感器節省的15美元就會帶來潛在地風險。
　　很多情況下，如爆炸環境需要危險區域的認證。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計和測試樣品以確保與嚴格的安全標準兼容并達到這些組織的要求。大部分保險公司將從認證機構接收一個或多個測試報告作為生產商滿足相關要求的充分證明。在水下應用中，American Bureau of Ships認證被要求。
另一個要考慮的因素是防護等級。如NEMA 4X (IP 65)防護適合用于水或其它液體可能噴射的操作環境。在可能水淹的現場，防護級別為NEMA 6或歐洲標準的IP 68。
　　OEM應用中，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。
　　采用標準的壓力傳感器可以減少安裝以及重復的工程費用。對于大量應用的壓力傳感器而言專門的設計會使費用最小化。例如，去除螺紋壓力端口可以減少傳感器尺寸和重量、改進氣密響應并且減少機械造價。集成的模塊化汽車連接器會減少相應配合連接器和纜線的費用。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用。
區分主要指標和次要指標是非常重要的。例如，激勵電壓給出的位10–40 VDC。應用中給出的是12或24VDC電源電壓，許多廠商就將他們的設計局限在32或36VDC，這就是對次要指標的重點化。在檢測類變送器應用中，主要指標包括精度、溫度漂移以及可能的化學兼容性。
　　有些OEM產品采用的防護系統可在特別應用中有助于識別最好的產品。最關鍵的指標應該給予最主要的現場要求。將沒有保障的“典型參數”用于多數傳感器，常常會使一個廠商設計傳感器與別的廠家產品沒什么區別。

　　產品的價格
　　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。而出現故障時，用戶首先要停止系統運行并處理故障，進行產品更換然后重新安裝。所有的過程都會增加維護費用，減少產品/服務的可運行能力并在顧客心里產生嚴重的負面影響。
　　價格受訂貨的數量影響很大。在機械部件和電子組件甚至熱測試過程中，批量產品可以有更優惠的價格、更低的運費和處理費用。有些廠商建立了期貨以提供小量產品訂貨的經濟行，這樣可以保障他們的優化生產操作。大規模的OEM產品可直接從廠商處購買。

結論
　　尋找理想的壓力傳感器是OEM生產的一個重要組成部分。主要選擇依據包括下列條件：精度、可靠性和校準周期；操作條件；關鍵指標和非關鍵指標的對比；產品的價格。仔細參照上述指標，OEM生產中的缺陷就會降到最低。