高温度対応型 圧力センサと冷却ツール

圧力測定は、工業製造において過酷な環境下で行われるため困難な作業です。 高温な環境下では、一般的に熱に対する耐性が低い電子部品にとって特に問題です。高温対応のトランスデューサ（圧力変換器）は、高温の環境で圧力を測定するための最も一般的なソリューションです。冷却ツールを使用して熱を下げることは、一部のアプリケーションではより良い選択となる場合があります。なぜなら、通常のセンサは80℃以下の温度で動作するのに適しているからです。したがって、測定圧力は、高温対応型圧力変換器と冷却ツールそれぞれに特定の利点および欠点があります。

変換器（トランスデューサ）は一般にエネルギーをある形から別の形に変換しますが、通常は信号になります。それらは、しばしば、力、運動、温度および圧力などの物理量の測定によって制御される自動システムで日常的に使用されています。センサは、その環境の物理的特性を感知し、その変化を電気信号の形で報告する、特定のタイプの変換器（トランスデューサ）です。例えば、圧力センサが圧力を検出し、それを圧力ゲージに表示して報告します。

高温対応圧力変換器（トランスデューサ）には電子部品が含まれていないため、通常の圧力変換器よりも熱に対する耐性がはるかに高くなります。これらのデバイスは、一般に、特定のモデルでは、最高343°Cの室温で定格されています。このタイプの高品質の圧力変換器は、高温で非常に安定した測定を提供することができます。たとえば、38°Cで0.25％の精度と0.1％の熱ドリフトで圧力を測定できるモデルもあります。

高温対応圧力変換器（トランスデューサ）の圧力範囲は、103kPaから68.94MPaを超えるものまであり、これらの圧力トランスデューサには、アメリカ国立標準技術研究所（NIST）の校正記録が用意されています。製造業者は、ライフサイクルのさまざまな段階で圧力変換器を校正することもできます。

高レベルの性能は、スパッタ堆積物を使用してゲージと基板との間の分子結合を形成する薄膜技術の使用によって可能となります。この製造技術は、クリープ、ドリフト、シフトを含むトランスデューサの校正の変更を実質的に排除します。高温対応圧力変換器（トランスデューサ）には、過酷な動作環境でのユニットの完全性を保証するために、ステンレス鋼製の圧力キャビティと二重絶縁ケースが必要です。すべて溶接された構造は、圧力変換器の物理的ストレスに対する許容度をさらに増加させます。

高温対応の圧力トランスデューサはmVの出力を提供します。つまり、4〜20mAまたは0〜10Vの信号に変換するために外部アンプが必要になります。外部アンプが別途必要なため、システムの価格も上昇します。

トランスデューサから表示装置に温度を伝達するための新しい技術は、DINレールに増幅器を取り付けることです。このアプローチにより、アンプは多くの一般的な入力と温度信号の処理を受け入れることができます。 3線目のワイヤはアイソレート電圧を見通していますが、出力は2線のみを使用します、デュアルリレー出力を使用するアンプでは、リレーを互いに絶縁する必要があります。このタイプのアンプの出力信号は、通常4〜20mAです。レールに取り付けられた温度トランスミッタの温度範囲もまた、温度に対して線形でなければなりません。

温度トランスミッタは、USBなどを利用した、設定が容易なものでなければなりません。ユーザは標準のUSBケーブルを使用してトランスミッタをPCに接続し、トランスミッタからコンフィギュレーションデータをアップロードできます。ユーザは、ソフトウェアを使用して必要な変更を行い、新しい構成を送信機にダウンロードすることができます。 USBインターフェースから必要な電力を受信しているので、このプロセス中に送信機には追加の電力を必要としません。

このタイプのトランスミッタでは、プッシュボタンからの独立した入力を受け付ける必要があります。トリム調整は出力信号と同じ範囲にあります。 LEDは、このプロセス中のトリムステージを示します。設定中にトリム調整機能が必要ない場合は、機能をロックする必要があります。 LEDは、通常動作中に信号入力が範囲外にあることを示します。

冷却要素は、一般に、対流熱伝達の原理によるものです。対流熱伝達は、流体の移動によって熱が伝達される機構です。対照的に、熱伝導は、分子振動によるエネルギーの移動です。冷却ツールに加えて、対流熱伝達は他の多くの用途も使用されています。

冷却エレメントは、通常、高温対応変換器よりもずっと安価な解決策であり、媒体温度を低下させることができます。このアプローチは、媒体密度が通常の動作範囲内の温度変化によって著しく影響されないと仮定して、圧力を変化させずに維持することを可能にします。冷却ツールは、通常、空気と水の両方で機能しますが、作動油などの油媒体には適していません。この媒体の粘度は温度に大きく依存するので、これらの用途では高温対応の変換器を使用しなければなりません。

大部分のプロセス媒体から最大限の耐食性を提供するために、冷却ツールはステンレス鋼で作られていなければなりません。この鋼のニッケル含有量は一般的には1.25％であり、クロム含有量は0.65％〜0.8％の範囲です。冷却ツールは、38℃で最大34.47MPa、400℃で最大24.13MPaの圧力に耐えます。