Zastosowania ceramicznych i piezorezystancyjnych czujników ciśnienia

Ceraphire® to ceramika o wysokiej czystości (99,9% materiału stanowi Al₂O₃). Mikrostruktura ceramiki Ceraphire® wytworzona jest z cząsteczek tlenku glinu o wymiarach kryształków mniejszych niż 400 nm, dzięki czemu powierzchnia jest równa i gładka (Ra<0,4μm). Cząsteczki ceramiki łączą się ze sobą w procesie spiekania o wysokiej temperaturze i wysokim ciśnieniu. Właściwości ceramiki gwarantują dużą odporność na korozję i ścieranie, wysoką powtarzalność oraz najlepszą odporność na przeciążenia. Bezolejowa cela pomiarowa czujnika pojemnościowego gwarantuje bezawaryjną pracę przy dużym podciśnieniu nawet do -1 bar (ciśnienia względnego).

Uzupełnieniem czujnika ceramicznego w obszarach wykluczających jego zastosowanie jest czujnik piezorezystancyjny z membraną metalową. Wytworzony w strukturze krzemowej układ mostka Wheatstone'a jest elementem wrażliwym na nacisk. Z uwagi na jego delikatną konstrukcję zabudowany jest w tzw. celi pomiarowej umieszczonej w przyłączu procesowym. Ciśnienie procesowe oddziałuje na metalową membranę o grubości kilkudziesięciu mikrometrów, która przenosi nacisk za pomocą cieczy manometrycznej na układ krzemowy. Pod wpływem nacisku zmienia się rezystancja elementów struktury krzemowej czego wynikiem jest zmiana napięcia na zaciskach wyjściowych.

Tak wytworzony sygnał elektryczny ciśnienia jest przetwarzany przez układy mikroprocesorowe do uzyskania wartości pomiarowej na ekranie wyświetlacza oraz na wyjściu prądowym lub cyfrowym HART, Profibus PA, FF. Czujniki piezorezystancyjne pozwalają na pomiar zarówno ciśnienia absolutnego i względnego (Rys.2) jak również ciśnienia różnicowego (Rys. 3). Charakteryzują się znakomitymi parametrami metrologicznymi w szerokim zakresie temperatur i ciśnień. Najtrwalsze konstrukcje pozwalają na pomiar ciśnienia 700 bar (70MPa) i wytrzymują przeciążenia do 1050 bar.

Czujnik Contite® stworzony do pomiarów hydrostatycznych poziomu. Krzemowy element piezorezystancyjny jest zamknięty hermetycznie pomiędzy dwiema membranami – procesową i ciśnienia atmosferycznego. Szczelna ochrona czujnika gwarantuje jego odporność na działanie wilgoci. Dwa czujniki Pt100 umieszczone przy membranach pozwalają kompensować nawet bardzo szybkie zmiany temperatury przez co czujnik zachowuje wysoką dokładność. Membrana procesowa wykonana z Hastelloy C zapewnia wysoką odporność na korozję, a dzięki przemyślanej konstrukcji jest odporna na zarastanie. Czujnik Contite® doskonale sprawdza się w aplikacjach przemysłu spożywczego.