粘性および固体媒体用のフラッシュ圧力センサー

一般的な圧力トランスミッタには、プロセス接続と実際の圧力センサーの膜の間に圧力チャネル穴があります。粘度の高い液体や固形物を含む液体を測定する場合、この穴が詰まり、圧力測定に影響を与える可能性があります。センサーが損傷する可能性もあります。このような場合はフロントフラッシュ圧力センサーが使用されます。ここでは、最も重要なタイプのフラッシュセンサー、それらの長所と短所、およびそれらの適用分野について説明します。

フロントフラッシュセンサーを持つすべての圧力トランスミッターは、デッドスペースのないシーリングとあらゆるメディア接触面のクリーニングを簡単にする事が出来ます。これは、測定された媒体が変更される際の相互汚染を回避する必要があるアプリケーションでは特に重要になります。レベル測定には、フロントフラッシュメンブレンを備えた圧力トランスミッタがよく使用されます。タンク内の液体によって生成される静水圧は、ほとんどのアプリケーションで高くありません。 1バールは水の約10メートルのレベルに相当します。ポンプシステムの圧力を測定するために使用する場合、わずかに高い圧力範囲が必要です。通常は10〜100バールです。

最も一般的なタイプのフラッシュ圧力トランスミッタは、ピエゾ抵抗センサーを備えたものです。実際のセンサーエレメントは、オイルに埋め込まれたシリコン測定エレメントです。このオイル、通常はシリコーンオイルですが圧力伝達媒体として機能し、特徴的な波動構造を持つ分離ダイアフラムによって測定媒体から保護する働きをします。分離したメンブレムのみが媒体と接触しますが、測定値に影響を与えないように、非常 に薄くする必要があります。

ピエゾ抵抗センサーの利点は、感度が非常に高いことです。これにより、測定スパンを小さくすることができ、精度を高めることができます。これらは、100mbar未満から数100barまでの測定範囲で絶対圧力と相対圧力を測定するのに適しています。分離メンブレムはさまざまな材料で作ることができ、必要に応じてコーティングすることもできます。標準バージョンは通常、鋼1.4435（AISI316L）で作られています。あるいは、ニッケ ル合金やチタンなどの耐食性材料にバリエーションがあります。ピエゾ抵抗センサーは、均質でペースト状の媒体や、小さくて柔らかい固体のみを含む液体に適 しています。硬い粒子は、非常に薄い分離膜に損傷を与える可能性があります。 20〜70ミクロンの厚さであるため、不可逆的な信号オフセットが発生します。メンブレンが変形するだけでなく、穴が開くと、圧力センサーからのオイルが逃げ出し、用途によってはシステム全体を汚染する可能性があります。ピエゾ抵抗センサーのもう1つの欠点は、高温でのシリコンの長期安定性が低いことです。これにより、信号のドリフトを発生させる可能性があります。

セラミック圧力センサーは、測定する液体に研磨部品や硬い固体が含まれている場合に理想的な選択として使用されます。セラミック測定膜は非常に硬いので 技術的条件を要するアプリケーションでは、ほとんどのメディアに対して耐食性があります。セラミック圧力センサーの場合、薄いセラミックプレートの裏側に抵抗ブリッジがあり、ガラスのような非常に堅牢な接続を介してセラミックセンサー本体に取り付けられています。セラミックセンサー全体が送信機の金属ハウジングに固定され、エラストマーシール（通常はOリング）でシールされています。金属製のハウジングは、さまざまな材料で作ることができます。さまざまなステンレス鋼合金に加えて、Trafagは最大の耐食性のためにチタンバージョンも提供することが出来ます。セラミック圧力センサーは、絶対圧力と相対圧力の測定に適しており、約100mbarから約400barまでの範囲を測定します。セラミックメンブレンは薄く、測定スパンが小さい場合（2バール未満）に敏感に反応しますが、測定スパンが大きい場合は非常に厚いメンブレンを使用する事ができます。これはまた、鋼製のブラシやドライバーなどの硬い物体でのクリーニングなどの誤った操作に対する一定の耐性があります。一方、ピエゾ抵抗センサーの分離膜は、常にほぼ同じ厚さであり、それに応じて感度が高くなります。セラミックセンサーの主な欠点は、精度が低いことと、ハウジングに直接溶接されておらず、エラストマーシールを介してのみ接続されていることです。エラストマーシールの設計に、常に小さな段差またはくぼみが必要になります。つまり、ピエゾ抵抗センサーや鋼上の薄膜センサーの場合のように、完全に滑らかな表面にする事は不可能です。

フロントフラッシュ薄膜スチールセンサーは、スパッタ抵抗ブリッジのおかげで最高の長期安定性を提供します。ダイヤフラムは送信機のハウジングに直接溶接されています。ピエゾ抵抗センサーよりもかなり厚く、耐性がありますが、高圧用のセラミックセンサーほど感度は低くありません。したがって、フラッシュスチールセンサーは、粘性、ペースト状、接着性のある媒体、および固体を含む媒体の圧力測定に適しています。それらはまた、わずかに研磨性を持ち、より硬い固体に対して優れた耐性を提供する粒子を含む液体で使用されます。凍結水などの結晶化液体の場合、延性のある、つまり非常に弾性のある膜材料により、ピエゾ抵抗センサーやセラミックセンサーよりも体積膨張に対して大幅に堅牢になるという利点があります。これにより、媒体の過圧や凍結液の膨張による損傷が発生した場合の漏れをより適切に防ぐことができます。ただし、フロントフラッシュ薄膜スチールセンサーは、製造に際し技術的要求が厳しく、これに対応できるサプライヤーは非常に少ないため、これまであまり一般的ではありませんでした。さらに、薄膜スチールセンサーに一般的に使用される1.4542（17-4PH）鋼合金は、耐食性に限りがあります。Trafagは、フラッシュマウントタイプの薄膜センサーの製造と使用に必要な知識を持っているだけでなく、耐食性の二相鋼で構成されるフラッシュマウントされた圧力トランスミッターFPT8236を備えた圧力センサーも提供することが出来ます。 DIN番号1.4462で使用される鋼は、塩水を含む多くの腐食性液体に対して非常に高い耐性を保持します。フラッシュダイヤフラム付きのFPT8236変換器は、1バールから100バールの測定スパンの相対圧力の測定に適しています。

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