CP216 143-216-000-051(143-216-000-151) Piezoelektrik Basınç Dönüştürücü

CP216, VM ürün serisinden, zorlu ortamlarda dinamik basınç ölçümü için özel olarak tasarlanmış, yüksek performanslı bir piezoelektrik basınç dönüştürücüsüdür. Özel yapay piezoelektrik malzemeler kullanan bu dönüştürücü, olağanüstü sıcaklık kararlılığı ve uzun vadeli güvenilirlik sunarak, onu yüksek sıcaklık ve yüksek basınç ortamlarında dinamik basınç izleme ve geliştirme testleri için uygun hale getirir. CP216, gazlar veya sıvılardaki dinamik basınç değişikliklerini doğrudan ölçebilir ve mekanik basınç sinyallerini şarj sinyallerine dönüştürerek çeşitli endüstriyel uygulamalar için doğru basınç verileri sağlayabilir.

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

Temel Özellikler

1. Aşırı Çevreye Uyarlanabilirlik

CP216 olağanüstü sıcaklık toleransı sergileyerek aşırı sıcaklık ortamlarında kararlı çalışmayı mümkün kılar:

• Çalışma Sıcaklığı Aralığı: -54°C ila 470°C (sürekli çalışma)

• Aşırı Uygulama Sıcaklığı: -70°C ila 520°C

• Konektör Sıcaklık Aralığı:

• Vibro-Meter Yüksek Sıcaklık Konektörü: -70°C ila 650°C

• LEMO Konektörü: -55°C ila 155°C

2. Yüksek Basınç Ölçüm Yeteneği

Dönüştürücü geniş bir basınç ölçüm aralığına sahiptir:

• Dinamik Ölçüm Aralığı: 0,0005 bar ila 250 bar

• Aşırı Yük Kapasitesi: 350 bar'a kadar (statik + dinamik bileşenler)

• Nominal Basınç Hassasiyeti: 200 pC/bar (13,8 pC/psi)

3. Geniş Frekans Tepkisi Özellikleri

CP216 mükemmel frekans tepkisi özellikleri sunar:

• Frekans Aralığı: 2 Hz ila 15 kHz ±%5

• Rezonans Frekansı: > 80 kHz

• Düşük Frekans Kesimi: Kullanılan elektronik cihazlara göre belirlenir

4. Sağlam Yapısal Tasarım

• Muhafaza Malzemesi: NIMONIC 90 alaşımı, tamamen hermetik kaynak

• Kablo Malzemesi: INCONEL 600 alaşımı

• İç Yalıtım: Tamamen yalıtımlı tasarım

• Radyasyon Direnci: Gama ve nötron radyasyonuna dayanabilir

5. Patlamaya Dayanıklı Sertifikasyonu

CP216'nın tehlikeli ortamlar için patlamaya dayanıklı sertifikalı versiyonları mevcuttur:

• Patlamaya Dayanıklı Tip: Ex ib Kendinden Güvenlik

• Sertifikasyon Standartları: ATEX, IECEx ve diğer uluslararası standartlar

• Uygulanabilir Bölgeler: Bölge 1/2 tehlikeli alanlar

6. Çoklu Yapılandırma Seçenekleri

• Kablo Tipi: Mineral Yalıtımlı (MI) kablo, çift iletkenli

• Konektör Seçenekleri: LEMO konektörü veya Vibro-Meter yüksek sıcaklık konektörü

• Kablo Uzunlukları: 0,5m, 1m, 2m, 3m, 5m veya özel uzunluklar

Çalışma Prensibi

Piezoelektrik Etkinin Temelleri

CP216'nın temel çalışma prensibi, belirli malzemelerin mekanik strese maruz kaldığında elektrik yükü ürettiği benzersiz bir fiziksel olay olan piezoelektrik etkiye dayanmaktadır. Bu etki tersine çevrilebilir: piezoelektrik malzemelere bir elektrik alanı uygulandığında mekanik deformasyona uğrarlar. Basınç ölçümü uygulamalarında, mekanik enerjiyi (basınç) elektrik enerjisine (yük) dönüştüren doğrudan piezoelektrik etkiyi kullanırız.

Sensör, mükemmel sıcaklık stabilitesi ve uzun süreli stabilite sağlamak üzere dikkatle tasarlanmış ve işlenmiş özel bir yapay piezoelektrik malzeme kullanmaktadır. Doğal piezoelektrik malzemelerle karşılaştırıldığında yapay piezoelektrik malzemeler daha tutarlı performans ve daha iyi çevresel uyumluluk sunar.

Algılama Elemanı Yapısı

CP216, çekirdek algılama elemanının hassas işlenmiş bir piezoelektrik kristal yığınından oluştuğu sıkıştırma modu tasarımını kullanır. Bu yığın, mekanik seri ve elektriksel paralel konfigürasyonda düzenlenmiş birden fazla piezoelektrik diskten oluşur. Bu tasarım çeşitli avantajlar sunar:

1. Gelişmiş Hassasiyet: Çoklu diskler şarj çıkış kapasitesini artırır

2. Geliştirilmiş Kararlılık: Simetrik yapı sıcaklık değişimi etkilerini azaltır

3. Daha İyi Doğrusallık: Düzgün basınç dağılımı, gelişmiş doğrusal yanıt sağlar

Piezoelektrik diskler metal bir mahfazanın içine hassas bir şekilde monte edilmiştir ve ölçülen ortamla ince bir diyafram aracılığıyla temas eder. Basınç diyaframa etki ettiğinde piezoelektrik yığına iletilir ve minimum deformasyona neden olur.

Şarj Üretim Mekanizması

Piezoelektrik malzemeler mekanik strese maruz kaldıklarında kristal kafes yapıları deforme olur ve iç elektrik dipol momentlerinde değişikliklere neden olur, bu da malzeme yüzeyinde yük oluşturur. Bu yük uygulanan basınçla orantılıdır:

S = d × F

Nerede:

• Q, üretilen yüktür (pC cinsinden)

• d piezoelektrik sabitidir (malzeme özelliği)

• F uygulanan kuvvettir (basınçla orantılı)

CP216 için nominal hassasiyet 200 pC/bar'dır, yani her bar basınç değişimi 200 pC şarj çıkışı üretir.

Sinyal Çıkış Özellikleri

CP216, yüksek empedanslı bir sinyal çıkış yöntemi olan bir şarj çıkış modunu kullanır. Bu çıktı yaklaşımının birkaç önemli özelliği vardır:

1. Pasif Çalışma: Sensörün harici güç kaynağı gerektirmemesi sistem tasarımını basitleştirir

2. Gürültü Bağışıklığı: Yüksek empedanslı sinyaller elektromanyetik girişime karşı nispeten duyarsızdır

3. Uzun Süreli Kararlılık: Hiçbir aktif elektronik bileşen cihazın güvenilirliğini garanti etmez

Sensör, basınç değişim hızına bağlı olarak bir şarj sinyali verir, bu da onu statik basınç ölçümü yerine özellikle dinamik basınç ölçümü için uygun hale getirir.

Sıcaklık Kompanzasyon Mekanizması

Geniş bir sıcaklık aralığında istikrarlı performansı korumak için CP216, birden fazla sıcaklık dengeleme tekniğini içerir:

1. Malzeme Seçimi: Mükemmel sıcaklık stabilitesine sahip özel piezoelektrik malzemeler kullanılır

2. Simetrik Tasarım: Sıcaklık değişimi etkilerini azaltmak için simetrik olarak düzenlenmiş dengeleme elemanları

3. Termal Genleşme Eşleşmesi: Tüm bileşenler eşleşen termal genleşme katsayılarına sahiptir

Sensörün sıcaklık özellikleri, -70°C ila 520°C arasındaki aşırı sıcaklık aralığında öngörülebilir performansı korumak için dikkatle optimize edilmiştir. Tipik sıcaklık tepkisi eğrileri, sıcaklıkla birlikte hassasiyet değişikliklerinin iyi doğrusal özellikler sergilediğini ve sıcaklık telafisini kolaylaştırdığını gösterir.

Frekans Yanıtı Özellikleri

CP216'nın frekans tepkisi özellikleri hem mekanik yapısı hem de piezoelektrik özellikleri tarafından belirlenir:

1. Düşük Frekans Yanıtı: Sensörün kaçak direnci ve ardından gelen şarj amplifikatörü giriş empedansı tarafından belirlenen düşük frekans kesmesi

2. Yüksek Frekans Yanıtı: Sensörün mekanik rezonans frekansı tarafından belirlenen yüksek frekans kesintisi

3. Düz Yanıt Bölgesi: 2 Hz ila 15 kHz aralığında ±%5 düz yanıt sağlar

Sensörün rezonans frekansı 80 kHz'i aşarak çalışma frekansı aralığında yeterli faz ve genlik marjını sağlar.

Kurulum ve Eşleştirmeyle İlgili Hususlar

Sensör performansı için doğru kurulum çok önemlidir:

1. Montaj Torku: İyi mekanik bağlantı sağlamak için hassas montaj torku (20 N·m) gerektirir

2. Sızdırmazlık Tasarımı: Orta düzeyde sızıntıyı önlemek için özel basınç contaları kullanır

3. Isı Yalıtımı: Yüksek sıcaklık uygulamalarında ısı yalıtımı önlemleri gerektirebilir

Sensörün, şarj amplifikatörlerinin yüksek empedanslı şarj sinyallerini uzun mesafeli iletim ve işleme için düşük empedanslı voltaj veya akım sinyallerine dönüştürdüğü uygun sinyal koşullayıcılarla (IPC704 gibi) kullanılması gerekir.

Çevresel Uyumluluk Tasarımı

CP216'nın tasarımı çeşitli aşırı çevresel faktörleri dikkate alır:

1. Titreşim Direnci: Sağlam yapısal tasarım 2000 g şok ivmesine dayanır

2. Korozyon Direnci: Aşındırıcı ortamlara direnmek için gelişmiş alaşımlı malzemeler kullanır

3. Radyasyon Direnci: Özel tasarım, yüksek radyasyonlu ortamlara tolerans sağlar

Kalibrasyon ve Stabilite

Sensör fabrikada dinamik kalibrasyona tabi tutulur (1 bar tepe, 2 Hz, +23°C) ve olağanüstü kararlılığı nedeniyle genellikle daha sonra yeniden kalibrasyon gerektirmez. Uzun vadeli stabilite öncelikle piezoelektrik malzemenin yaşlanma özelliklerine bağlıdır ve bu yapay piezoelektrik malzeme, son derece düşük yaşlanma oranlarına ulaşmak için özel işlemlere tabi tutulur.

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

Uygulama Alanları

1. Havacılık

• Motor yanma odası basıncı izleme

• Turbomakine dinamik basınç ölçümü

• Uçuş testlerinde aerodinamik basınç izleme

2. Enerji Endüstrisi

• Gaz türbini yanma izlemesi

• Buhar türbini basınç dalgalanması analizi

• Nükleer santral güvenlik izleme sistemleri

3. Endüstriyel Süreçler

• Kompresör titreşim basıncı ölçümü

• Pompa sistemi basınç dalgalanması analizi

• Yanma prosesi izleme

4. Araştırma ve Geliştirme Testleri

• Motor geliştirme testi

• Akışkanlar dinamiği araştırması

• Patlama ve şok dalgası ölçümü

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

Destekleyici Ekipmanlar

1. Sinyal Koşullandırıcılar

• IPC704: Özel şarj sinyali düzenleyici

• Fonksiyon: Şarj sinyallerini standart voltaj veya akım sinyallerine dönüştürür

2. Montaj Aksesuarları

• MA104: LEMO konnektör versiyonu için montaj adaptörü

• MA126: Yüksek sıcaklık konnektör versiyonu için montaj adaptörü

3. Kablo Düzenekleri

• EC153, EC222, EC119: Çeşitli özel kablo düzenekleri

• Özellikler: Yüksek sıcaklık dayanımı, gürültü bağışıklığı

4. İzolasyon Ekipmanları

• GSI127: Sinyal izolasyonu için galvanik ayırma ünitesi

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

Teknik Avantajlar

1. Olağanüstü Güvenilirlik

Piezoelektrik teknolojisine dayalı pasif tasarım ve tamamen kaynaklı yapı, uzun vadeli sürekli izleme uygulamalarına uygun, güvenilirlik sağlar.

2. Geniş Çevresel Uyumluluk

Son derece düşük sıcaklıklardan son derece yüksek sıcaklıklara kadar geniş çalışma sıcaklığı aralığı, çeşitli zorlu ortamlara uyum sağlamaya olanak tanır.

3. Doğru Dinamik Ölçüm

Mükemmel frekans tepkisi özellikleri ve yüksek hassasiyet, hızlı basınç değişikliklerinin ve anlık basınç dalgalanmalarının yakalanmasını sağlar.

4. Kolay Entegrasyon

Standartlaştırılmış çıkış arayüzleri ve çoklu kurulum seçenekleri, çeşitli ölçüm sistemlerine kolay entegrasyonu kolaylaştırır.