CP216 143-216-000-051(143-216-000-151) Pemindah Tekanan Piezoelektrik

CP216 ialah transduser tekanan piezoelektrik berprestasi tinggi daripada barisan produk VM, yang direka khusus untuk pengukuran tekanan dinamik dalam persekitaran yang melampau. Menggunakan bahan piezoelektrik buatan khas, transduser ini menawarkan kestabilan suhu yang luar biasa dan kebolehpercayaan jangka panjang, menjadikannya sesuai untuk pemantauan tekanan dinamik dan ujian pembangunan dalam persekitaran suhu tinggi dan tekanan tinggi. CP216 boleh mengukur secara langsung perubahan tekanan dinamik dalam gas atau cecair dan menukar isyarat tekanan mekanikal kepada isyarat cas, memberikan data tekanan yang tepat untuk pelbagai aplikasi industri.

-----------------------------------------------------------------------------------

Ciri-ciri Utama

1. Kebolehsuaian Persekitaran Melampau

CP216 mempamerkan toleransi suhu yang luar biasa, membolehkan operasi yang stabil dalam persekitaran suhu yang melampau:

• Julat Suhu Operasi: -54°C hingga 470°C (operasi berterusan)

• Suhu Penggunaan Melampau: -70°C hingga 520°C

• Julat Suhu Penyambung:

• Penyambung Suhu Tinggi Vibro-Meter: -70°C hingga 650°C

• Penyambung LEMO: -55°C hingga 155°C

2. Keupayaan Pengukuran Tekanan Tinggi

Transduser mempunyai julat pengukuran tekanan yang luas:

• Julat Pengukuran Dinamik: 0.0005 bar hingga 250 bar

• Kapasiti Lebihan: Sehingga 350 bar (komponen statik + dinamik)

• Kepekaan Tekanan Dinilai: 200 pC/bar (13.8 pC/psi)

3. Ciri-ciri Tindak Balas Frekuensi Luas

CP216 menawarkan ciri tindak balas frekuensi yang sangat baik:

• Julat Kekerapan: 2 Hz hingga 15 kHz ±5%

• Kekerapan Resonan: > 80 kHz

• Potongan Frekuensi Rendah: Ditentukan oleh elektronik yang digunakan

4. Reka Bentuk Struktur Teguh

• Bahan Perumahan: aloi NIMONIC 90, kimpalan hermetik sepenuhnya

• Bahan Kabel: aloi INCONEL 600

• Penebat Dalaman: Reka bentuk terlindung sepenuhnya

• Rintangan Sinaran: Mampu menahan sinaran gamma dan neutron

5. Pensijilan Kalis Letupan

CP216 tersedia dalam versi diperakui kalis letupan untuk persekitaran berbahaya:

• Jenis Kalis Letupan: Ex ib Keselamatan Intrinsik

• Piawaian Pensijilan: ATEX, IECEx dan piawaian antarabangsa yang lain

• Zon Berkenaan: Zon 1/2 kawasan berbahaya

6. Pelbagai Pilihan Konfigurasi

• Jenis Kabel: Kabel Bertebat Mineral (MI), konduktor berkembar

• Pilihan Penyambung: Penyambung LEMO atau penyambung suhu tinggi Vibro-Meter

• Panjang Kabel: 0.5m, 1m, 2m, 3m, 5m, atau panjang tersuai

Prinsip Kerja

Asas Kesan Piezoelektrik

Prinsip kerja teras CP216 adalah berdasarkan kesan piezoelektrik, fenomena fizikal yang unik di mana bahan tertentu menghasilkan cas elektrik apabila tertakluk kepada tekanan mekanikal. Kesan ini boleh diterbalikkan: apabila medan elektrik digunakan pada bahan piezoelektrik, mereka mengalami ubah bentuk mekanikal. Dalam aplikasi pengukuran tekanan, kami menggunakan kesan piezoelektrik langsung—menukar tenaga mekanikal (tekanan) kepada tenaga elektrik (cas).

Sensor menggunakan bahan piezoelektrik buatan khas yang telah direka bentuk dan diproses dengan teliti untuk memberikan kestabilan suhu yang sangat baik dan kestabilan jangka panjang. Berbanding dengan bahan piezoelektrik semulajadi, bahan piezoelektrik tiruan menawarkan prestasi yang lebih konsisten dan kebolehsuaian alam sekitar yang lebih baik.

Struktur Unsur Penderiaan

CP216 menggunakan reka bentuk mod mampatan di mana elemen penderiaan teras terdiri daripada timbunan hablur piezoelektrik yang dimesin ketepatan. Tindanan ini terdiri daripada berbilang cakera piezoelektrik yang disusun dalam siri mekanikal dan konfigurasi selari elektrik. Reka bentuk ini menawarkan beberapa kelebihan:

1. Kepekaan Dipertingkat: Berbilang cakera meningkatkan keupayaan output cas

2. Kestabilan yang Lebih Baik: Struktur simetri mengurangkan kesan kecerunan suhu

3. Kelinearan Lebih Baik: Pengagihan tekanan seragam memastikan tindak balas linear yang lebih baik

Cakera piezoelektrik dipasang dengan tepat di dalam perumah logam dan menghubungi medium yang diukur melalui diafragma nipis. Apabila tekanan bertindak pada diafragma, ia dihantar ke timbunan piezoelektrik, menyebabkan ubah bentuk yang minimum.

Mekanisme Penjanaan Caj

Apabila bahan piezoelektrik mengalami tekanan mekanikal, struktur kekisi kristalnya berubah bentuk, menyebabkan perubahan dalam momen dipol elektrik dalaman, yang menghasilkan cas pada permukaan bahan. Caj ini adalah berkadar dengan tekanan yang dikenakan:

Q = d × F

di mana:

• Q ialah cas yang dijana (dalam pC)

• d ialah pemalar piezoelektrik (sifat bahan)

• F ialah daya yang dikenakan (berkadar dengan tekanan)

Untuk CP216, sensitiviti nominalnya ialah 200 pC/bar, bermakna setiap bar perubahan tekanan menghasilkan 200 pC output cas.

Ciri Output Isyarat

CP216 menggunakan mod output cas, iaitu kaedah output isyarat impedans tinggi. Pendekatan keluaran ini mempunyai beberapa ciri penting:

1. Operasi Pasif: Penderia tidak memerlukan bekalan kuasa luaran, memudahkan reka bentuk sistem

2. Kekebalan Bunyi: Isyarat impedans tinggi secara relatifnya tidak sensitif terhadap gangguan elektromagnet

3. Kestabilan Jangka Panjang: Tiada komponen elektronik aktif memastikan kebolehpercayaan

Sensor mengeluarkan isyarat cas yang berkaitan dengan kadar perubahan tekanan, menjadikannya sangat sesuai untuk pengukuran tekanan dinamik dan bukannya pengukuran tekanan statik.

Mekanisme Pampasan Suhu

Untuk mengekalkan prestasi yang stabil merentasi julat suhu yang luas, CP216 menggabungkan beberapa teknik pampasan suhu:

1. Pemilihan Bahan: Menggunakan bahan piezoelektrik khas dengan kestabilan suhu yang sangat baik

2. Reka Bentuk Simetri: Elemen pampasan disusun secara simetri untuk mengurangkan kesan kecerunan suhu

3. Pemadanan Pengembangan Terma: Semua komponen telah dipadankan dengan pekali pengembangan terma

Ciri-ciri suhu sensor dioptimumkan dengan teliti untuk mengekalkan prestasi yang boleh diramal merentasi julat suhu melampau dari -70°C hingga 520°C. Keluk tindak balas suhu biasa menunjukkan bahawa perubahan sensitiviti dengan suhu mempamerkan ciri-ciri linear yang baik, memudahkan pampasan suhu.

Ciri Tindak Balas Kekerapan

Ciri tindak balas frekuensi CP216 ditentukan oleh kedua-dua struktur mekanikal dan sifat piezoelektriknya:

1. Respons Frekuensi Rendah: Potongan frekuensi rendah ditentukan oleh rintangan kebocoran sensor dan impedans input penguat cas seterusnya

2. Respons Frekuensi Tinggi: Potongan frekuensi tinggi ditentukan oleh frekuensi resonan mekanikal sensor

3. Kawasan Tindak Balas Rata: Menyediakan ±5% tindak balas rata dalam julat 2 Hz hingga 15 kHz

Kekerapan resonan sensor melebihi 80 kHz, memastikan fasa dan margin amplitud mencukupi dalam julat frekuensi operasi.

Pertimbangan Pemasangan dan Pemadanan

Pemasangan yang betul adalah penting untuk prestasi sensor:

1. Tork Pemasangan: Memerlukan tork pemasangan yang tepat (20 N·m) untuk memastikan gandingan mekanikal yang baik

2. Reka Bentuk Pengedap: Menggunakan pengedap tekanan khusus untuk mengelakkan kebocoran sederhana

3. Pengasingan Terma: Mungkin memerlukan langkah pengasingan terma dalam aplikasi suhu tinggi

Penderia mesti digunakan dengan perapi isyarat yang sesuai (seperti IPC704), di mana penguat caj menukar isyarat caj galangan tinggi kepada voltan atau isyarat arus galangan rendah untuk penghantaran dan pemprosesan jarak jauh.

Reka Bentuk Kebolehsuaian Alam Sekitar

Reka bentuk CP216 mempertimbangkan pelbagai faktor persekitaran yang melampau:

1. Rintangan Getaran: Reka bentuk struktur teguh menahan pecutan kejutan 2000 g

2. Rintangan Kakisan: Menggunakan bahan aloi termaju untuk menentang media menghakis

3. Rintangan Sinaran: Reka bentuk khas membolehkan toleransi terhadap persekitaran sinaran tinggi

Penentukuran dan Kestabilan

Penderia menjalani penentukuran dinamik di kilang (puncak 1 bar, 2 Hz, +23°C), dan disebabkan kestabilan yang luar biasa, biasanya tidak memerlukan penentukuran semula berikutnya. Kestabilan jangka panjang terutamanya bergantung pada ciri-ciri penuaan bahan piezoelektrik, dan bahan piezoelektrik tiruan ini menjalani rawatan khas untuk mencapai kadar penuaan yang sangat rendah.

-----------------------------------------------------------------------------------

Kawasan Permohonan

1. Aeroangkasa

• Pemantauan tekanan kebuk pembakaran enjin

• Pengukuran tekanan dinamik mesin turbo

• Pemantauan tekanan aerodinamik dalam ujian penerbangan

2. Industri Tenaga

• Pemantauan pembakaran turbin gas

• Analisis turun naik tekanan turbin wap

• Sistem pemantauan keselamatan loji tenaga nuklear

3. Proses Perindustrian

• Pengukuran tekanan denyutan pemampat

• Analisis turun naik tekanan sistem pam

• Pemantauan proses pembakaran

4. Ujian Penyelidikan dan Pembangunan

• Ujian pembangunan enjin

• Penyelidikan dinamik bendalir

• Pengukuran letupan dan gelombang kejutan

-----------------------------------------------------------------------------------

Peralatan Sokongan

1. Perapi Isyarat

• IPC704: Perapi isyarat cas khusus

• Fungsi: Menukar isyarat cas kepada isyarat voltan atau arus standard

2. Aksesori Pemasangan

• MA104: Penyesuai pemasangan untuk versi penyambung LEMO

• MA126: Penyesuai pemasangan untuk versi penyambung suhu tinggi

3. Perhimpunan Kabel

• EC153, EC222, EC119: Pelbagai pemasangan kabel khusus

• Ciri-ciri: Rintangan suhu tinggi, imuniti bunyi

4. Peralatan Pengasingan

• GSI127: Unit pengasingan galvanik untuk pengasingan isyarat

-----------------------------------------------------------------------------------

Kelebihan Teknikal

1. Kebolehpercayaan yang Luar Biasa

Reka bentuk pasif berdasarkan teknologi piezoelektrik dan pembinaan yang dikimpal sepenuhnya memastikan kebolehpercayaan, sesuai untuk aplikasi pemantauan berterusan jangka panjang.

2. Kebolehsuaian Alam Sekitar yang Luas

Julat suhu operasi yang luas daripada suhu yang sangat rendah kepada suhu yang sangat tinggi membolehkan penyesuaian kepada pelbagai persekitaran yang keras.

3. Pengukuran Dinamik Tepat

Ciri tindak balas frekuensi yang sangat baik dan kepekaan yang tinggi membolehkan penangkapan perubahan tekanan yang cepat dan turun naik tekanan minit.

4. Integrasi Mudah

Antara muka keluaran standard dan pilihan pemasangan berbilang memudahkan penyepaduan mudah ke dalam pelbagai sistem pengukuran.