液压扳手压力传感器介绍与调整方法

    液压扳手校准装置中的压力测量，主要由高精度压力传感器进行，液压油通过液压泵站加压，经由液压油管输入至液压扳手的油缸，由压力传感器对液压油的压力输出进行实时监测，由于目前液压扳手的输入最大压力均为 10000psi， 所以选取的压力传感器的最大测量范围需不小于 10000psi。本文选用的为美国MEAS 公司的 US10000 型压力传感器，其外观如图 1所示。

图1

    压力传感器的工作原理

    液压扳手压力传感器主要由传感元件和信号处理电路组成[13]。压力敏感芯体典型结构如图2所示。其核心部件为用单晶硅材料制成的杯状膜片，简称硅杯。硅杯上有 4 个应变电阻，是用离子扩散或者注入工艺形成。被测压力作用在波纹膜片上，经硅油传递至硅杯上，使硅膜片产生形变。硅膜片变形后引起应变电阻的阻值变化，这个变化量由信号变换和放大电路转换为电信号后输出。

图2

    压力传感器的信号处理电路

    在被测压力的作用下，电桥的桥臂电阻值发生变化，通过信号处理电路，测出电阻值的变化，并将其转化成后级处理所需要的标准信号输出。信号处理电路基本原理如图 3 所示。

图3

    US10000 压力传感器特性介绍

    US10000 系列是美国 MEAS 公司推出的可应用于恶劣环境下的高精度压力传感器。其具有 0.05%的准确度等级和较宽的温度适用范围， 具有体积小，重量小的特点， 特别适用于各种试验台和高精度工业压力的应用场合。其具备优异的稳定性、 重复性和极小的迟滞。

    数字补偿技术保证了对输出的模拟信号进行完整的信号调理。输出信号包括三线模拟电压输出和二线制环路电流输出。

    标准输出信号包括（0～5）V、（0～10）V 电压信号和（4～20）mA 电流信号。

    US10000 压力传感器性能参数

    压力传感器性能参数见图4

    图4

    备注：

    (1) 非线性是指输出值与最佳拟合直线之间的误差。

    (2) 总误差包含准确度度、温度误差、零点偏差和量程误差。

    其封装和结构见图5

    图5

    压力传感器的调整方法

    压力传感器安装完毕后需进行调整，调整前准备工作按下列步骤进行：

    1)先拆下电气连接接头，找到零点和量程电位器的位置。零点和量程电位器安装在一体化金属腔室内，零点电位器的标记为Z，量程电位器的标记为S。

    2)检查电源极性和电压值，注意勿将变送器直接与交流 220V 电源相连接。

    3)检查油路连接是否存在泄漏。

    4)一切确认正常后，接通电源，预热5分钟。

   
    准备工作完成后，按下列步骤完成调整：

    1)管路中无压力时，此时变送器输出电流应为 4.000mA。 若输出不等于此电流值，应调整零位电位器 Z，直至输出电流符合传感器准确度要求。

    2)给变送器输入满量程压力信号，变送器输出应为 20.000mA。 若输出不等于此电流值，应调整满度电位器 S，直至输出电流符合传感器准确度要求。

    3)按照步骤 1、2 反复几次，直至零位和满量程输出电流均满足传感器精度要求即可完成校正工作。

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