圧力トランスミッタの構成部品

(インタラクティブな概要は英語です)

圧力トランスミッタは、液体や気体中の圧力という物理量を測定し、その測定値を電気信号として出力します。このページのインタラクティブなグラフィックでは、圧力トランスミッタの主要な構成要素に関する最も重要な情報をご案内します。主な機能設計要素に加え、外部環境とのインターフェース、適切な圧力トランスミッタを選定するための最重要基準、および主要な性能特性について解説しています。圧力トランスミッタの主要構成要素は、測定セル（より厳密にはセンサー）、プロセス接続部、信号処理用の電子回路、電気接続部、およびこれらを収容する筐体です。

Trafagの圧力センサーは、主に、ステンレス鋼製の溶接式センサーを採用し、Oリングを必要としない「スチール基板上の薄膜」技術、あるいは「セラミック基板上の厚膜」技術に基づいています。これらのセンサー技術はいずれもTrafag独自の自社生産に由来し、ASIC（特定用途向けマイクロチップ）と併せて開発されました。

その結果、圧力センサーと電子回路は完全に最適化されており、過酷な用途における最も厳しい環境条件下でも、独自の長期安定性と信頼性を実現しています。

圧力トランスミッターのインターフェース

外部との最も重要なインターフェースは、プロセス接続（すなわち圧力接続側）と、信号接続とも呼ばれる電気接続です。産業用途において、これらのインターフェースは標準化されています。業界や用途に応じて、異なるインターフェースが使用されます。今日の圧力トランスミッタは、さまざまなプロセス接続、出力信号、および電気接続を備えたものが用意されています。さまざまな技術を採用した産業用センサーにより、数mbarから数千barまでの測定が可能で、精度は最大0.1%に達します。

通常、プラグまたは接続ケーブルで構成される電気接続からは、測定値がアナログ信号またはデジタル信号として出力されます。最も一般的なアナログ出力信号は、4～20mAおよび0～10VDCです。

デジタル信号の利点は双方向通信であり、これにより診断が可能になるほか、圧力測定の設定（例：圧力単位をbarからpsiに変更するなど）も簡単に行えます。

一方、圧力に加えて、温度など他の物理的な測定変数も提供可能です。アナログおよびデジタル出力信号を備えた電子式圧力トランスミッタに加え、電子式圧力スイッチもあります。これらは測定値を出力するのではなく、1つまたは複数のトランジスタ出力やリレー出力を備えています。

圧力トランスミッタを選定する際、どのような仕様が最も重要ですか？

主な仕様としては、測定範囲、圧力種別、要求精度、出力信号、電気接続およびプロセス接続、媒体と接触する材料の適合性、環境条件（温度、振動など）、および用途に応じた認証や認可などが挙げられます。

測定範囲

測定範囲は、用途の圧力範囲と一致している必要があります。さまざまな技術を採用した産業用センサーにより、数mbarから数千barまでの測定が可能です。

圧力種別

適切な圧力トランスミッタを選定する上で、必要な測定種別は極めて重要です。用途に応じて、トランスミッタは絶対圧、相対圧、または差圧のいずれかを測定する必要があります。

精度

求められる精度によって、圧力トランスミッタが測定圧力値をどの程度正確に提供しなければならないかが決まります。センサー技術や用途にもよりますが、産業用圧力トランスミッタは最大0.1%の精度を実現可能です。

出力信号と電気接続

出力信号と電気接続は、制御システムと適合している必要があります。圧力トランスミッタには、アナログ出力信号とデジタル出力信号のタイプがあります。一般的なアナログ出力信号には、4～20mAや0～10VDCなどがあります。詳細については、上記のセクションをご覧ください。

プロセス接続

プロセス接続は、インターフェースに記載されているように、用途の圧力レベルおよび媒体に適したものでなければなりません。

媒体との適合性と材質

材質を選定する際は、媒体と接触する部品について、その材質が媒体によって腐食されないものを選ばなければなりません。測定セルやプロセス接続部、場合によってはハウジングや電子部品の腐食は、圧力トランスミッタの故障の頻繁な原因となっています。

環境条件と認証

用途分野によっては、鉄道規格、防爆規格、船舶用認証など、特定の規格や指令への準拠を考慮する必要があります。また、振動、衝撃、水や粉塵、電磁干渉、周囲温度、測定対象媒体の温度など、環境からの影響も考慮に入れる必要があります。

過圧安全性と圧力ピーク

特に液体において、極めて高い圧力ピークも圧力トランスミッタの故障の頻繁な原因の一つです。これらの圧力ピークは多くの場合、持続時間はわずか数ミリ秒ですが、通常の測定範囲の数倍に達することがあり、圧力トランスデューサの繊細なダイアフラムを破壊する恐れがあります。特殊な減衰素子を使用するほか、このような場合、特に高い過圧安全性を備えた圧力トランスミッタの種類を選択することが解決策となることがよくあります。

圧力トランスミッタの仕様に関するよくある質問

圧力トランスミッタを選定する際、最も重要な仕様は何ですか？

絶対圧力、相対圧力、差圧の測定にはどのような違いがありますか？

用途に応じて、圧力トランスミッタは絶対圧、相対圧、または差圧のいずれかを測定する必要があります。必要な圧力種別は、適切な圧力トランスミッタを選定する際の重要な仕様の一つです。

圧力トランスミッタにはどのような出力信号が一般的ですか？

圧力トランスミッタには、アナログ出力信号とデジタル出力信号を備えた製品があります。一般的なアナログ出力信号には、4～20mAや0～10VDCなどがあります。デジタル信号を使用すると、圧力測定の診断や設定のための双方向通信が可能になります。

圧力トランスミッタの故障の原因にはどのようなものがありますか？

圧力トランスミッタの故障の一般的な原因としては、測定セル、プロセス接続部、ハウジング、または電子回路の腐食、および極めて高い圧力ピークが挙げられます。圧力ピークは多くの場合、数ミリ秒しか持続しませんが、通常の測定範囲の数倍に達することがあり、圧力トランスデューサのダイアフラムを破壊する可能性があります。