关于扩散硅压力变送器测量系统的可靠性设计
时间：2020-12-27 01:00:27
采用**的离子注入技术和微机械加工技术，以单晶硅为基体，研制出一种具有惠斯顿电桥和精密机械结构的硅敏元件。测试压力通过压力接口作用于硅敏元件，实现压力与输出信号的线性转换，目前，扩散硅液位变送器测试系统**应用于电力、化工、水务、污水处理、环境监测等行业。但是，系统的可靠性还有待进一步的提高，在实际应用中，经常会出现误报、误报、严重漂移等现象，甚至影响整个设备的正常运行，给系统的维护、检修、检查和使用带来了许多不便。根据扩散硅液位变送器测试系统设计的特点，尽可能地将可靠性保证设计中的系统功能结构设计原则、元件选择原则、元件筛选设计、降级、容差、电磁兼容性和环境保护等设计思想纳入整个系统设计过程。以扩散硅液位变送器为例，从产品的可靠性设计思想出发，尝试设计一种液位测量系统，为小型智能仪器的可靠性设计提供了新的思路和方法。对系统设备进行了可靠性量化设计，对系统的可靠性指标进行了论证，建立了模型并进行了计算，对可靠性指标进行了预测。
高压发射机
本论文以系统可靠性为目标，对扩散硅液位变送器测试系统进行了全面的设计和技术改进。采用软件和硬件两种功能合理配置，选择关键技术难点的解决方案，采用兼容性设计、降幅设计、抗干扰设计等可靠性保证技术，提高了扩散硅液位变送器测量系统的测量精度和可靠性指标。该方法成本低，仪器易于安装。为其它小型智能仪表的可靠性保证设计提供了一种思路和方法。
**系统的功能和结构构成。
1.1设计系统功能。
根据用户使用要求，本系统作为扩散硅液位变送器的测量系统，应具备测量、标定、显示、距离设定、移动、单元选择、报警、通信、信息处理、控制等基本功能。从功能上讲，信息处理分为低端信息处理和高端信息处理，低端信息处理主要包括显示、校验、范围设定、移动、单元选择、报警、低端通信等功能；高端信息处理是一种基于液位数据的可开发平台，用户可以根据需要进行重新定位和开发。
根据测量对象、测量环境和精度要求的不同，液位测量采用了不同的原理和方法，在接触式液位测量中，对于密度一致的液体液位测量，采用模拟压力测量方法，方法简单、可靠，且精度较高，可以满足大多数应用。压强测量法原理可靠，且近年来发展迅速，尤其是扩散硅压强测量法，无论从测量范围、线性程度、稳定性等方面都有很大提高，体积小，价格低，输出毫伏级电压信号，使用灵活，是一种设计基础元件，技术指标好，可靠性高。
1.2设计系统结构。
考虑到系统的功能设计，在功能结构上应包括压力测量、信号转换、信号传输、信息处理、显示报警和控制等模块。将测压模块和信号转换模块从硬件模块划分出来，组成了压力变送器。显示报警、控制及信号传输三个模块组成二次仪表单元的信息处理模块。以微型计算机为开发平台处理高端信息。图1显示了系统功能结构框图。
2。**发射机机械保护结构设计。
传感结构的选择采用了投入式液位变送器的传感装置，一端为被测液体压力，另一端为电源和信号引线。感应器结构为圆柱形，一端为密封锥管螺纹，易于密封。选择的传感器必须具有足够的过压保护。封口设计液位变送器的电气室与感感端应完全隔离，电路部件好在调试好后进行灌封，采用锥管螺纹封口连接时好于螺纹连接处涂环氧树脂等封口填料。在选用密封填料时应考虑到与被测液体的配伍性。投入式液位变送器的使用环境决定了壳体和引线必须与被测介质兼容，一般被测液体可以选择1Crl8Ni9Ti，需要注意的是，壳体和引线的设计要考虑到温度的影响，有些金属与液体的兼容性随着温度的变化而变化。投入式液位变送器的传感器探头长期浸入被测介质中，杂质极易堵塞传压孔，导致测量失真。传感器探头在设计时应采用端盖保护，液体通过引压孔引入，引压孔进入。
第三，系统可靠性保证。
元件选择系统所用元件必须具有很高的可靠性，所有影响系统稳定性的元件可以不具有很高的精度，但也要具有很高的稳定性，系统的精度可以通过调试和校验得到保证，元件根据其使用要求必须有足够的降压设计，并具有相当的抗应力冲击余度。元件选型设计对元件进行选型是保证产品可靠性的重要手段元件老化方案的选择应遵循不影响优品或微影响优品的原则，尽量淘汰劣品。产品可采用高温老化，功率老化，温度冲击循环等工艺。特定的老化温度、功率和时间应参照使用说明及统计测试数据选择筛选方案平衡考虑，切忌为了单独提高劣质产品的淘汰率，而对优质产品的性能指标造成较大的损害，对老化元件应****进行检测。为保证测量的准确性和可靠性，抗干扰设计就显得尤为重要。考虑到传输环节，各信号节点均应设置滤波电容；二次仪表的变压器屏蔽层应作接地；PCB上的信号采集电路布局应远离干扰源，如电源、继电器；模拟信号和数字信号地应作隔离线，接地线后再作接地。
需要指出的是，电路中的地面是否与发射机外壳相接可以根据现场实际情况选择。液位测控系统的安装和维护，不仅与设计、生产有关，而且与系统的正确安装有着密切的关系。根据需要，液位变送器应安装在适当的深度，具体位置应避免溶液流动的干扰，如果溶液有杂质，则应配有防护网。每三至六个月，根据现场实际情况，应对变送器进行清洗、检查，打开积液室，倒出积液。空心电缆安装应远离其它电源线和强信号线，空心电缆应固定，不受外力作用。二级测量仪可根据需要安装在现场或车间，如在现场必须要有防护设施，控制环境温湿度，应每年对整个系统进行一次校验。
第四结论
其可靠性来自于系统中同有结构可靠度及系统运行中各相关因素的正常工作。充分了解系统的工作原理，综合考虑各种影响因素，从源头控制，从过程把握，是提高系统可靠性设计的有效方法和根本途径。
