Introduction
Dans l'article précédent, nous avons détaillé la classification des capteurs de pression par référence de mesure, notamment les capteurs de pression absolue, les capteurs de pression relative et les capteurs de pression différentielle. Nous avons exploré leurs principes de fonctionnement, leurs scénarios d'application et leurs facteurs de sélection clés, jetant ainsi les bases du choix du capteur de pression approprié. Si vous n'avez pas lu la partie précédente, vous pouvezCliquez icipour le lire. Cependant, outre la référence de mesure, les capteurs de pression peuvent également être classés par technologie. Comprendre les différents types de capteurs de pression par technologie peut nous aider à trouver le capteur le plus adapté et le plus performant pour des applications spécifiques.
Le choix des capteurs de pression par technologie est crucial car les différentes technologies présentent des différences significatives en termes de principes de mesure, de précision, de temps de réponse, de stabilité de la température, etc. Que ce soit dans l'automatisation industrielle, les dispositifs médicaux, l'aérospatiale ou la surveillance environnementale, la sélection du type approprié de capteur de pression peut considérablement améliorer la fiabilité et l'efficacité du système. Par conséquent, cet article approfondira les principes de fonctionnement, les scénarios d'application ainsi que les avantages et les inconvénients des capteurs de pression piézorésistifs, capacitifs, piézoélectriques, inductifs et à fibre optique, vous aidant à faire le choix le plus éclairé parmi de nombreuses options.
Capteurs de pression piézorésistifs
Définition et principe de fonctionnement
Les capteurs de pression piézorésistifs mesurent la pression grâce aux changements de résistance provoqués par la pression appliquée. Le principe de fonctionnement est basé sur leeffet piézorésistif, où la résistance d'un matériau change lorsqu'il subit une déformation mécanique (comme la pression). Généralement, les capteurs de pression piézorésistifs sont constitués de films de silicium, de céramique ou de métal. Lorsqu’une pression est appliquée à ces matériaux, leurs changements de résistance sont convertis en signaux électriques.
Scénarios d'application
Les capteurs de pression piézorésistifs sont largement utilisés dans divers domaines industriels, tels que l'automobile, les dispositifs médicaux, les appareils électroménagers et l'automatisation industrielle. Dans l'industrie automobile, ils mesurent la pression de l'huile moteur et la pression des pneus. Dans les dispositifs médicaux, ils sont utilisés pour mesurer la pression artérielle et la pression du système respiratoire. Dans l'automatisation industrielle, les capteurs piézorésistifs surveillent la pression dans les systèmes hydrauliques et pneumatiques.
Les capteurs de pression piézorésistifs de la série XDB, tels que leXDB315etXDB308série, élargissent encore les possibilités de ces applications. Les transmetteurs de pression de la série XDB315 utilisent des diaphragmes sanitaires à film plat en silicium diffusé de haute précision et de haute stabilité, dotés de fonctions antiblocage, d'une fiabilité à long terme et d'une grande précision, ce qui les rend particulièrement adaptés aux industries ayant des exigences sanitaires élevées, telles que l'alimentation et médicaments. Les transmetteurs de pression de la série XDB308, dotés d'une technologie de capteur piézorésistif avancée et de diverses options de sortie de signal, offrent une excellente stabilité à long terme, adaptée à divers supports et environnements compatibles avec SS316L.
Avantages et inconvénients
Les capteurs de pression piézorésistifs offrent une grande précision, une bonne linéarité et un temps de réponse rapide. De plus, ils sont généralement de petite taille et adaptés aux applications dans des espaces restreints. Cependant, ces capteurs présentent également certains inconvénients, comme la sensibilité aux changements de température, qui peut nécessiter une compensation en température. De plus, leur stabilité à long terme dans les applications haute pression peut ne pas être aussi bonne que celle d’autres types de capteurs.
Capteurs de pression capacitifs
Définition et principe de fonctionnement
Les capteurs de pression capacitifs détectent la pression en mesurant les changements de capacité provoqués par la pression appliquée. Ces capteurs sont généralement constitués de deux plaques d'électrodes parallèles. Lorsqu'une pression est appliquée, la distance entre ces plaques change, entraînant un changement de capacité. Le changement de capacité est ensuite converti en signaux électriques lisibles.
Scénarios d'application
Les capteurs de pression capacitifs sont largement utilisés dans les systèmes de mesure de niveau de liquide, de détection de gaz et de vide. Lors de la mesure du niveau de liquide, ils déterminent le niveau en mesurant les changements de hauteur du liquide. En détection de gaz, ils mesurent la pression et le débit du gaz. Dans les systèmes à vide, ils surveillent les changements de pression interne.
Transmetteurs de pression/pression différentielle capacitifs série XDB602, avec une conception de microprocesseur modulaire et une technologie d'isolation numérique avancée, garantit une stabilité et une résistance aux interférences exceptionnelles. Les capteurs de température intégrés améliorent la précision des mesures et réduisent la dérive de température, ainsi que de solides capacités d'autodiagnostic, ce qui les rend idéaux pour les applications de haute précision dans l'automatisation industrielle et le contrôle des processus.
Avantages et inconvénients
Les capteurs de pression capacitifs offrent une sensibilité élevée, une faible consommation d'énergie et une bonne stabilité de température. De plus, leur structure simple leur confère une longue durée de vie. Cependant, ils sont sensibles aux changements d’humidité et peuvent nécessiter une protection supplémentaire dans les environnements très humides. De plus, les capteurs capacitifs peuvent ne pas fonctionner correctement dans les applications haute pression.
Capteurs de pression piézoélectriques
Définition et principe de fonctionnement
Les capteurs de pression piézoélectriques mesurent la pression en utilisant l'effet piézoélectrique, où certains matériaux cristallins génèrent des charges électriques lorsqu'ils sont soumis à une pression mécanique. Ces matériaux comprennent généralement le quartz, le titanate de baryum et les céramiques piézoélectriques. Lorsqu'une pression est appliquée, ils produisent des signaux électriques proportionnels à la pression appliquée.
Scénarios d'application
Les capteurs de pression piézoélectriques sont largement utilisés en dynamiquemesure de pression, tels que les tests d'impact, la recherche sur les explosions et la mesure des vibrations. Dans les industries aérospatiale et automobile, ils mesurent la pression de combustion des moteurs et les ondes de choc. Dans l'automatisation industrielle, ils surveillent les vibrations et les contraintes mécaniques.
Avantages et inconvénients
Les capteurs de pression piézoélectriques offrent une réponse haute fréquence, de bonnes performances dynamiques et une sensibilité élevée, ce qui les rend adaptés à la mesure de pressions changeant rapidement. Cependant, ils ne peuvent pas être utilisés pour mesurer la pression statique car ils ne peuvent pas maintenir une charge dans le temps. Ils sont également sensibles aux changements de température et peuvent nécessiter une compensation de température.
Capteurs de pression inductifs
Définition et principe de fonctionnement
Les capteurs de pression inductifs détectent la pression en mesurant les changements d'inductance provoqués par la pression appliquée. Ces capteurs sont généralement constitués d'une bobine inductive et d'un noyau mobile. Lorsqu'une pression est appliquée, la position du noyau change, modifiant l'inductance de la bobine. Le changement d'inductance est ensuite converti en signaux électriques lisibles.
Scénarios d'application
Les capteurs de pression inductifs sont principalement utilisés dans les environnements à haute température et les environnements industriels difficiles, tels que la surveillance de la pression des turbines et les systèmes de fluides à haute température. Dans l’industrie pétrolière et gazière, ils mesurent la pression en fond de trou. Dans l'automatisation industrielle, ils surveillent la pression des gaz et des liquides à haute température.
Avantages et inconvénients
Les capteurs de pression inductifs offrent une bonne stabilité de température et une grande précision, adaptés aux environnements difficiles et à haute température. Leur structure robuste offre une fiabilité à long terme. Cependant, ces capteurs sont relativement grands et peuvent ne pas convenir aux applications limitées en espace. De plus, leur vitesse de réponse est relativement lente, ce qui les rend moins adaptés aux mesures de pression à évolution rapide.
Capteurs de pression à fibre optique
Définition et principe de fonctionnement
Les capteurs de pression à fibre optique détectent la pression en mesurant les changements dans les signaux lumineux provoqués par la pression appliquée. Ces capteurs utilisent les variations d'intensité lumineuse, de phase ou de longueur d'onde au sein de la fibre optique pour refléter les changements de pression. Lorsqu’une pression est appliquée sur la fibre, ses propriétés physiques changent, modifiant ainsi les signaux lumineux.
Scénarios d'application
Les capteurs de pression à fibre optique sont largement utilisés dans les domaines médicaux, de surveillance environnementale et d’exploration pétrolière. Dans le domaine médical, ils mesurent la pression artérielle et la pression interne du corps. Dans le cadre de la surveillance environnementale, ils détectent les pressions sur les océans et les eaux souterraines. Dans l’exploration pétrolière, ils mesurent la pression pendant les processus de forage.
Avantages et inconvénients
Les capteurs de pression à fibre optique offrent une immunité aux interférences électromagnétiques, une adaptation aux mesures longue distance et une sensibilité élevée. Leurs propriétés matérielles leur permettent de fonctionner de manière stable dans des environnements difficiles. Cependant, ces capteurs sont coûteux, et leur installation et leur maintenance sont complexes. Ils sont également sensibles aux dommages mécaniques, nécessitant une manipulation et une protection prudentes.
En comprenant les principes de fonctionnement, les scénarios d'application ainsi que les avantages et les inconvénients des différents types de capteurs de pression par technologie, nous pouvons faire des choix plus éclairés pour des applications spécifiques, en garantissant que les capteurs sélectionnés répondent aux exigences et améliorent la fiabilité et l'efficacité du système.
Heure de publication : 12 juillet 2024