早在1590年代左右，人們就著迷于測(cè)量壓力變化。描述壓力波動(dòng)的最初嘗試始于玻璃管和氣壓計(jì)實(shí)驗(yàn)。這些簡(jiǎn)單的儀器測(cè)量了壓力變化推動(dòng)或拉動(dòng)了其中的流體量。

距現(xiàn)在已過(guò)去500年，我們距離測(cè)量管內(nèi)流體的上升和下降有很長(zhǎng)的路要走。現(xiàn)在，我們還了解了壓力變化對(duì)材料物理和電氣性能的影響。如今，借助高度先進(jìn)的壓力傳感器，可以輕松以驚人的精度和準(zhǔn)確度測(cè)量壓力波動(dòng)。

什么是壓力傳感器？

壓力傳感器是感測(cè)和測(cè)量壓力的裝置。在這種情況下，壓力定義為在一個(gè)區(qū)域上施加的力的大小。壓力傳感器允許采用更專(zhuān)業(yè)的維護(hù)策略，例如預(yù)測(cè)性維護(hù)。這些設(shè)備收集有關(guān)設(shè)備狀況的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。根據(jù)可用信息，傳感器可以預(yù)測(cè)并為故障模式做準(zhǔn)備。

通過(guò)將壓力傳感器安裝到某些儲(chǔ)罐和其他加壓資產(chǎn)上，當(dāng)壓力超出指定水平時(shí)，傳感器可以向維護(hù)團(tuán)隊(duì)發(fā)出警報(bào)。這使團(tuán)隊(duì)可以立即解決該問(wèn)題。維護(hù)中壓力傳感器的典型示例是一個(gè)傳感器，該傳感器在施加壓力時(shí)會(huì)拾取信號(hào)。

壓力傳感器如何工作

壓力傳感器通過(guò)測(cè)量發(fā)生的物理變化（對(duì)壓力差的反應(yīng)）來(lái)工作。在測(cè)量了這些物理變化之后，信息被轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。然后可以將這些信號(hào)顯示為團(tuán)隊(duì)可以解釋的可用數(shù)據(jù)。此過(guò)程的示例將在以下步驟中工作：

1.應(yīng)變計(jì)將壓力轉(zhuǎn)換為電信號(hào)

壓力傳感器最常見(jiàn)的類(lèi)型是使用  應(yīng)變計(jì)。它是一種機(jī)械設(shè)備，在施加或釋放壓力時(shí)，允許小的膨脹和收縮。傳感器測(cè)量并校準(zhǔn)物理變形，以顯示在設(shè)備或儲(chǔ)罐上施加了多少壓力。然后，它將這些變化轉(zhuǎn)換為電壓或電信號(hào)。

2.測(cè)量并記錄電信號(hào)

傳感器產(chǎn)生電信號(hào)后，設(shè)備即可記錄壓力讀數(shù)。這些信號(hào)的強(qiáng)度會(huì)增加或減少，具體取決于傳感器感受到的壓力。根據(jù)信號(hào)頻率，可以在非常接近的時(shí)間間隔之間執(zhí)行壓力讀數(shù)。

3. CMMS接收電信號(hào)

現(xiàn)在，電信號(hào)采用壓力讀數(shù)的形式，單位為磅/平方英寸（psi）或帕斯卡（Pa）。傳感器發(fā)出讀數(shù)，然后由您的CMMS實(shí)時(shí)接收。通過(guò)在各種資產(chǎn)中安裝多個(gè)傳感器，CMMS系統(tǒng)充當(dāng)了跟蹤整個(gè)設(shè)施的中央樞紐。CMMS提供者可以協(xié)助確保所有傳感器的連接性。例如，UpKeep CMMS提供了傳感器和資產(chǎn)無(wú)縫集成的選項(xiàng)。

4. CMMS提醒維護(hù)團(tuán)隊(duì)

有了傳感器，當(dāng)壓力測(cè)量值過(guò)高或過(guò)低時(shí)，維護(hù)團(tuán)隊(duì)都會(huì)收到警報(bào)。壓力額定值過(guò)高可能表示存在部件破裂或設(shè)備損壞的風(fēng)險(xiǎn)。另一方面，壓力損失可能是泄漏的跡象，尤其是在壓力容器上。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)與移動(dòng)功能相結(jié)合，使您的團(tuán)隊(duì)可以隨時(shí)查看設(shè)施的狀態(tài)。

7種壓力傳感器

壓力傳感器可以根據(jù)其感測(cè)壓力變化的方法進(jìn)行分類(lèi)。傳感器可以觀察和測(cè)量各種物理反應(yīng)。下面列出了一些最常見(jiàn)的壓力傳感器類(lèi)型：

1.應(yīng)變片

應(yīng)變定義為當(dāng)物體施加力時(shí)材料的比例膨脹或收縮。顧名思義，應(yīng)變計(jì)利用彈簧尺寸的這些明顯變化來(lái)測(cè)量壓力。

應(yīng)變計(jì)傳感器具有一個(gè)彈簧元件，該彈簧元件會(huì)在施加力時(shí)變形。該材料的電阻隨其結(jié)構(gòu)的變化而成比例地變化。隨著壓力的變化，電阻和電壓讀數(shù)的波動(dòng)被視為電信號(hào)。然后將它們校準(zhǔn)到等效壓力讀數(shù)并由傳感器顯示。

應(yīng)變計(jì)傳感器特別適合于長(zhǎng)期監(jiān)控任務(wù)。由于它們的可用性和多功能性，它們是最常用的傳感器類(lèi)型。

2.壓電

壓電傳感器通過(guò)利用壓電效應(yīng)來(lái)工作。的  壓電效應(yīng)描述為向材料的物理變化的響應(yīng)的電荷的產(chǎn)生。在某些材料中，這種效果在可以測(cè)量的程度上更加明顯。產(chǎn)生的電荷與所施加的力成比例。傳感器可以測(cè)量和校準(zhǔn)充氣變化，并顯示相應(yīng)的壓力測(cè)量值。

壓電傳感器的尺寸非常小-使其成為空間受限應(yīng)用的理想選擇。它們通常還可以在接收數(shù)據(jù)時(shí)允許高頻。對(duì)于需要短時(shí)間間隔在數(shù)據(jù)點(diǎn)之間進(jìn)行動(dòng)態(tài)測(cè)量的讀數(shù)而言，這是一個(gè)優(yōu)勢(shì)。

3.電容式

電容器是用于存儲(chǔ)電荷的設(shè)備。它們的工作原理是使兩個(gè)導(dǎo)體之間彼此隔開(kāi)一個(gè)很小的間隙。傳感器可以測(cè)量?jī)蓚�(gè)板之間的電容。兩塊板之間的距離決定了電容值，電容值隨周?chē)鷫毫Χ�變化�?/p>

電容式壓力傳感器的應(yīng)用包括測(cè)量噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)，汽車(chē)輪胎和其他容器中的壓力變化。它們具有簡(jiǎn)單的機(jī)械設(shè)計(jì)，使其能夠承受惡劣的環(huán)境。

4.壓力計(jì)

最早的用于測(cè)量壓力的設(shè)備由充滿(mǎn)液體的玻璃管組成。壓力計(jì)本質(zhì)上就是–用液體運(yùn)動(dòng)來(lái)比較其兩個(gè)表面承受的壓力的管。最基本的壓力計(jì)為U形，內(nèi)部帶有液體，該液體會(huì)因壓力差的變化而移位。

壓力計(jì)可用于校準(zhǔn)其他設(shè)備。它們?nèi)匀皇菍?shí)驗(yàn)室設(shè)置中常見(jiàn)的儀器。由于它們的響應(yīng)較慢且壓力范圍有限，因此不適用于動(dòng)態(tài)壓力傳感應(yīng)用。

5.真空壓力

先前的壓力傳感器通常通過(guò)測(cè)量施加到機(jī)械設(shè)備上的力來(lái)工作。當(dāng)壓力低于大氣壓時(shí)，尤其是極端真空壓力時(shí)，這些機(jī)械方法會(huì)變得更加復(fù)雜。對(duì)于真空壓力應(yīng)用，測(cè)量較少依賴(lài)于機(jī)械反應(yīng)。取而代之的是，傳感器觀察并測(cè)量對(duì)材料特性的影響。

用于真空壓力測(cè)量的最著名的傳感器是  Pirani傳感器，以其發(fā)明者M(jìn)arcello Stefano Pirani的名字命名。皮拉尼傳感器的工作原理是測(cè)量量規(guī)室內(nèi)的加熱絲電阻。隨著液位計(jì)腔室暴露于周?chē)�的真空壓力下，該腔室感受到的溫度下降。溫度的這種變化成比例地改變了燈絲的電導(dǎo)率。然后可以將其作為對(duì)所承受壓力的間接測(cè)量。

6.波登管

從以前的傳感器類(lèi)型中，我們已經(jīng)看到了由于施加的力引起的物理變形如何測(cè)量壓力。該布爾登管是使用物理移動(dòng)一個(gè)巧妙的機(jī)械裝置。它利用周?chē)�的力�?lái)驅(qū)動(dòng)刻度盤(pán)，該刻度盤(pán)經(jīng)過(guò)校準(zhǔn)以顯示壓力讀數(shù)。

波登管由盤(pán)繞成C形的管制成。一端是封閉的，而另一端則暴露于正在測(cè)量的環(huán)境中。隨著管子一端感受到的壓力增加，線(xiàn)圈會(huì)試圖拉直。耦合到主軸上的線(xiàn)圈的這種物理運(yùn)動(dòng)會(huì)移動(dòng)指針，以顯示百分表上的壓力讀數(shù)。

由于其簡(jiǎn)單性和耐用性，Bourdon管規(guī)通常價(jià)格便宜，但經(jīng)久耐用。它們?yōu)楦邏簯?yīng)用提供了準(zhǔn)確性。但是，由于其純機(jī)械性質(zhì)，讀數(shù)容易受到?jīng)_擊和振動(dòng)。不建議在需要精確測(cè)量的低壓下使用它們。

7.無(wú)液氣壓計(jì)

一個(gè)  空盒氣壓表是另一種類(lèi)型的用于測(cè)量壓力的純機(jī)械裝置。該儀器具有一個(gè)類(lèi)似于膠囊的氣密金屬圓筒。該膠囊響應(yīng)周?chē)鷫毫Χ鴫嚎s和膨脹�？梢詼y(cè)量這些小的差異并將其連接到刻度盤(pán)，然后顯示相應(yīng)的壓力讀數(shù)。

無(wú)液氣壓計(jì)通常用于測(cè)量大氣壓力。由于其耐用和方便的設(shè)計(jì)，它們通常用于飛機(jī)。對(duì)于飛機(jī)應(yīng)用，它們還可用于基于大氣壓力的變化來(lái)測(cè)量高度。

壓力傳感器的流行用例

隨著市場(chǎng)上各種壓力傳感器的推出，您設(shè)施中出現(xiàn)了廣泛的應(yīng)用。幾乎感覺(jué)每個(gè)資產(chǎn)都可以使用！以下是一些壓力傳感器的常用用法示例：

管道或液壓軟管壓力

管道或液壓系統(tǒng)可以在極高的壓力下運(yùn)行。例如，天然氣管道通常在200至1500 psi的壓力下運(yùn)行。

另一個(gè)例子是鋼絲編織的液壓軟管，其典型工作壓力為6000 psi。壓力傳感器可以幫助確保這些系統(tǒng)在其極限以下運(yùn)行，以維持可接受的安全系數(shù)。

電子發(fā)射器設(shè)定規(guī)范

監(jiān)視整個(gè)設(shè)施的壓力讀數(shù)可確保符合標(biāo)準(zhǔn)。這不僅適用于生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，還包括安全標(biāo)準(zhǔn)。電子發(fā)送器允許在設(shè)施的遠(yuǎn)程位置之間發(fā)送數(shù)據(jù)。

低至高真空壓力

真空技術(shù)是一些最先進(jìn)的工業(yè)和科學(xué)過(guò)程的基礎(chǔ)。它用于復(fù)合成型生產(chǎn)，半導(dǎo)體加工，飛行儀表制造以及各種醫(yī)療應(yīng)用。此類(lèi)過(guò)程可能需要專(zhuān)門(mén)的壓力傳感器，以允許進(jìn)行高達(dá)10000 psi的真空壓力測(cè)量。

節(jié)能應(yīng)用

壓力傳感器的最早應(yīng)用與環(huán)境有關(guān)，特別是在天氣預(yù)報(bào)方面。今天，這些環(huán)境應(yīng)用可以擴(kuò)展到還包括節(jié)能。壓力測(cè)量設(shè)備還可以用于排放測(cè)試，污染設(shè)備和風(fēng)力管理系統(tǒng)。

科技行業(yè)的應(yīng)用

高科技設(shè)備的興起為高精度制造鋪平了道路。精密測(cè)量需要跟上每天都在改進(jìn)的生產(chǎn)過(guò)程。氣流測(cè)量，無(wú)塵室，激光系統(tǒng)等需要使用壓力傳感器，以便進(jìn)行更靈敏的測(cè)量。

制造應(yīng)用

制造過(guò)程需要對(duì)流體進(jìn)行操縱，例如在液壓和氣動(dòng)系統(tǒng)中。壓力傳感器可以檢測(cè)這些系統(tǒng)中的任何異常情況-不斷檢查是否存在泄漏，壓縮問(wèn)題以及任何潛在故障的跡象。

壓力傳感器可以節(jié)省您的業(yè)務(wù)時(shí)間和金錢(qián)

想象一下，有能力展望未來(lái)�，F(xiàn)在，想象一下使用該電源及時(shí)制定維護(hù)計(jì)劃以防止發(fā)生故障。本質(zhì)上，這就是壓力傳感器作為預(yù)測(cè)性維護(hù)工具正在嘗試做的事情。

壓力傳感器不會(huì)停止感應(yīng)壓力變化。通過(guò)將數(shù)據(jù)發(fā)送到CMMS，它們使信息變得有用。這使您可以鳥(niǎo)瞰設(shè)施的各個(gè)自治部分。通過(guò)具有發(fā)送實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的傳感器，可以在發(fā)生任何異常行為時(shí)通知您的維護(hù)團(tuán)隊(duì)。為什么要在壓力傳感器時(shí)停下來(lái)呢？UpKeep CMMS  通過(guò)根據(jù)需要提供多種傳感器，可以幫助您自定義資產(chǎn)監(jiān)控方式。

在執(zhí)行維護(hù)時(shí)具有預(yù)測(cè)性策略確實(shí)會(huì)有所收獲。實(shí)際上，美國(guó)能源部估計(jì)，與預(yù)防性維護(hù)相比，可以節(jié)省大約8-12％的  費(fèi)用，而與被動(dòng)性維護(hù)相比，最多可以節(jié)省40％的費(fèi)用。將這些節(jié)省視為除了巨大的安全優(yōu)勢(shì)和更高的可靠性之外的額外獎(jiǎng)勵(lì)。在這些  故障的主要原因的壓力容器是上述允許壓力，應(yīng)力，和疲勞操作。通過(guò)使用可24/7全天候進(jìn)入您的工作場(chǎng)所的傳感器系統(tǒng)來(lái)降低風(fēng)險(xiǎn)。

結(jié)論

大多數(shù)現(xiàn)代設(shè)施都依賴(lài)使用高壓容器的設(shè)備。設(shè)備故障可能由于存儲(chǔ)的高能量而導(dǎo)致災(zāi)難性故障。壓力傳感器通過(guò)將與理想工作條件之間的任何異常偏差通知維護(hù)團(tuán)隊(duì)來(lái)幫助及早發(fā)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)。結(jié)合預(yù)測(cè)性維護(hù)策略，傳感器使維護(hù)團(tuán)隊(duì)能夠在發(fā)生任何故障之前執(zhí)行糾正措施。