회사 소식 압력과 흐름 센서는 어떻게 선택해야 합니까?

압력 및 유량 센서는 어떻게 선택해야 할까요?

압력 센서와 유량 센서 모두 공기 유량을 측정하는 데 사용할 수 있습니다.

많은 응용 분야에서 두 종류의 센서는 일반적으로 유량 제한 장치와 함께 사용하여 압력 차이를 생성합니다. 일부 "공기 유량" 센서는 내부 기술이 아닌 보정 방법 때문에 "차압" 센서라고 불립니다. 다음 설명은 이 두 가지 유형의 센서 간의 차이점을 명확히 하고, 구별점을 설명하며, 특정 응용 분야에 더 적합한 유형을 나타내기 위한 것입니다.

공기 유량 센서란 무엇인가요?

가장 간단한 용어로, 공기 유량 센서, 더 정확하게는 공기 질량 유량 센서는 가스가 다른 포트로 흐르는 두 개의 압력 포트가 있는 장치입니다(그림 1 참조). 센서 내부에는 가열된 표면을 가진 유도 요소가 있습니다. 가스가 감지 요소를 통과하면 열이 상류에서 하류로 전달됩니다. 이는 흐르는 물질의 질량에 비례하는 열 불균형을 생성하며, 이는 전자 회로로 측정할 수 있습니다.

센서는 통과하는 실제 가스 부피가 아닌 표준 조건에서 질량 유량을 측정한다는 점을 기억하는 것이 중요합니다. 대부분의 센서는 온도의 영향을 보상하지만, 대기압의 변화는 가스의 밀도에 영향을 미쳐 출력 결과에 영향을 미칠 수 있습니다. 또한, 질량 유량 센서는 서로 다른 가스가 서로 다른 열적 특성을 가지므로 특정 가스 혼합물에 대해 보정해야 합니다.

두 포트 사이의 압력 강하에 비례하도록 질량 유량 센서를 보정합니다. 이는 센서를 통해 유량을 구동하는 정확한 압력 강하이기 때문입니다. 이러한 센서는 일반적으로 차압 센서로 판매되지만 내부 기술은 실제로 유량을 측정하기 때문에 약간의 혼란을 야기할 수 있습니다.

차압 센서란 무엇인가요?

기존의 차압 센서도 두 개의 압력 포트를 가지고 있습니다. 그러나 이 두 포트 사이에는 가스 흐름이 없습니다. 반대로, 압력 차이를 측정하기 위해 두 포트 사이에 MEMS 다이어프램이 있습니다. 다이어프램의 변위는 실리콘 웨이퍼에 삽입된 압전 저항 장치로 측정되며, 전자 회로가 이를 출력 신호로 변환합니다.

압력 센서와 공기 질량 유량 센서의 주요 차이점

유량 경로

압력 유량 센서와 질량 유량 센서의 가장 분명한 차이점은 가스 유량 경로의 유무입니다. 질량 유량 센서가 제대로 작동하려면 가스가 통과해야 합니다. 먼지나 액체와 같은 유로의 제한은 공기역학적 저항을 변경하여 출력에 영향을 미칩니다. 반대로, 압력 센서는 "막다른 골목"입니다. 파이프라인 시스템의 유일한 가스 흐름은 고압에서 가스의 압축 또는 팽창으로 인한 소량의 가스입니다. 파이프라인 시스템의 먼지나 액체는 파이프라인이 거의 완전히 막힐 때만 출력 차이를 유발합니다. 유로의 오염은 결국 질량 유량 센서의 내부 표면에 부착되어 감지 요소로의 열 전달에 영향을 미쳐 출력에 영향을 미칠 수 있습니다.

공기 유량 센서는 통과하는 가스에 오염 물질이 포함되어 있지 않은 경우에만 사용해야 합니다.

정량 및 분해능

질량 유량 센서는 열 감지 장치이므로, 0 유량(또는 0 압력 차이)에서 응력 기반 압력 센서보다 더 안정적입니다. 그러나 위에 언급된 고장 모드는 센서 출력의 기울기에 영향을 미칩니다. 압력 센서의 모든 고장 모드는 장비의 0 압력 오프셋에 영향을 미치는 경향이 있습니다. 압력 센서의 기울기는 거의 변하지 않습니다. 또한, 저유량에서 질량 유량 센서의 감지 요소의 출력은 고유량보다 높습니다. 이는 출력이 선형 신호로 보정되었더라도 극저유량에서 질량 유량 센서의 분해능이 고유량보다 여전히 더 좋을 것임을 의미합니다. 압력 센서의 출력은 작동 범위 내에서 자연스럽게 선형에 가깝기 때문에 분해능이 변경되지 않습니다.

동등한 압력 센서에 비해 질량 유량 센서는 매우 낮은 유량에서 더 나은 분해능과 안정성을 갖습니다.

오염 방지 특성

유로의 오염은 다양한 방식으로 질량 유량 센서의 출력에 영향을 미칠 수 있습니다. 감지 요소 표면에 매우 얇은 액체 또는 먼지 층이 형성되더라도 열 전달을 방해하고 기울기 오류를 유발합니다. 또한, 앞서 언급했듯이 센서가 바이패스 구성으로 사용되는 경우 파이프라인의 유량 저항을 증가시키는 모든 요인이 측정 결과에 영향을 미칩니다. 파이프라인이 막히면 동일한 유량이 통과하도록 추가 압력이 필요하며, 이는 유량과 압력 간의 관계를 변경합니다. 반대로, 차압 센서의 파이프라인에는 거의 공기 흐름이 없습니다. 유일한 움직임은 압력 변화를 생성하기 위한 소량의 공기 흡입 및 배기입니다. 심하게 막힌 파이프라인은 고주파 응용 분야에서 주파수 응답 문제를 일으킬 수 있습니다. 그러나 센서의 출력은 정확합니다. 동일한 측정을 위해 압력 센서와 질량 공기 유량 센서를 동시에 사용하면 거의 완벽한 시스템을 만들 수 있습니다. 압력 센서의 대부분의 고장 모드는 오프셋에 영향을 미치고, 유량 센서의 대부분의 모드는 기울기에 영향을 미치므로, 이 두 장치가 동일한 방식으로 동시에 고장날 가능성은 낮습니다.

압력 센서의 기울기는 질량 공기 유량 센서보다 더 안정적이며 오염의 영향을 덜 받습니다.

영점 자동 보정 기술

자동 영점 조정은 알려진 참조 조건에서 출력을 샘플링하여 외부 출력 오류(오프셋 오류, 열 효과로 인한 오프셋(오프셋 변경) 및 오프셋 드리프트 포함)를 추가로 보정할 수 있는 압력 센서 보정 기술입니다. 이 기술을 응용 분야에 구현할 수 있다면 질량 유량 센서의 문제를 피하면서 압력 센서의 장점을 얻을 수 있는 간단한 방법이 될 것입니다.

전력 소비

질량 유량 센서의 히터는 제대로 작동하려면 전기가 필요하며 예열 및 안정화하는 데 짧은 시간이 필요합니다. 반대로, 대부분의 압력 센서의 간단한 저항 Wheatstone 브리지는 훨씬 적은 전류를 소비하며 빠르게 안정화될 수 있습니다. 일반적인 유량 센서는 10mA에서 15mA의 전류가 필요할 수 있지만, 동일한 성능의 압력 센서는 2mA만 필요합니다. 압력 센서의 출력은 일반적으로 2ms 이내로 안정적으로 유지되는 반면, 유량 센서는 35ms가 필요할 수 있습니다. 이는 에너지 절약을 위해 채택된 전원 공급 장치 사이클링 전략의 효과를 크게 감소시킵니다.

압력 센서는 일반적으로 저전력 응용 분야에서 선호됩니다.

주파수 응답

압력 센서의 감지 요소는 기계적 다이어프램입니다. 일반적으로 10kHz보다 높은 주파수를 갖습니다. 실제 응용 분야에서 센서 응답은 일반적으로 전자 장치에서 제공하는 약 1kHz로 제한됩니다. 반대로, 공기 유량 센서는 빠르게 변화하는 공기 흐름에 더 느리게 반응하며 빠른 변화를 평균화하는 경향이 있습니다. 예열 시간의 차이를 기억하십시오. 질량 유량 센서의 주파수 응답을 정확하게 정량화하는 것은 약간 더 어렵습니다. 그러나 대부분의 경우 100Hz 미만일 수 있습니다. 이러한 차이는 응용 분야의 성능에 영향을 미칠 수 있습니다.