德國BURKERT（寶得）流量傳感器

德國BURKERT（寶得）流量傳感器

8030型在線式流量傳感器包括S030型在線式接頭和SE30型電子模塊兩部分。當液體流過管道時，渦輪開始旋轉并在發(fā)送器（霍爾式或線圈式）中產生一個與流量正正比的頻率信號。
該傳感器可與Burkert 8025T型流量變送器（面板式或墻裝式）、8021型標準脈沖輸出模塊、8023型4-20mA輸出模塊及其它適配的設備（如PLC）連接。

德國BURKERT（寶得）流量傳感器

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BURKERT流量傳感器的基本結構由感知空氣流量的白金（鉑金屬線）、根據(jù)進氣溫度進行修正的溫度補償電阻（冷線）、控制電流并產生輸出信號的控制線路板以及空氣流量傳感器的殼體等元件組成。根據(jù)白金在殼體內的安裝部位不同，式空氣流量傳感器分為主流測量、旁通測量方式兩種結構形式。圖 18所示是采用主流測量方式的式空氣流量傳感器的結構圖。它兩端有金屬防護網，取樣管置于主空氣通道*，取樣管由兩個塑料護套和一個支承環(huán)構成。線徑為70μm的白金絲（RH），布置在支承環(huán)內，其阻值隨溫度變化，是惠斯頓電橋電路的一個臂（圖 19）。支承環(huán)前端的塑料護套內安裝一個白金薄膜電阻器，其阻值隨進氣溫度變化，稱為溫度補償電阻（RK），是惠斯頓電橋電路的另一個臂。支承環(huán)后端的塑料護套上粘結著一只精密電阻（RA）。此電阻能用激光修整，也是惠斯頓電橋的一個臂。該電阻上的電壓降即為式空氣流量傳感器的輸出信號電壓。惠斯頓電橋還有一個臂的電阻RB安裝在控制線路板上。
BURKERT流量傳感器的工作原理是:溫度由混合集成電路A保持其溫度與吸入空氣溫度相差一定值，當空氣流量增大時，混合集成電路A使通過的電流加大，反之，則減小。這樣，就使得通過RH的電流是空氣流量的單一函數(shù)，即電流IH隨空氣流量增大而增大，或隨其減小而減小，一般在50-120mA之間變化。波許LH型汽油噴射系統(tǒng)及一些小轎車采用這種空氣流量傳感器，如別克、日產MAXIMA（千里馬）、沃爾沃等。

BURKERT流量傳感器的結構和工作原理如圖 11所示。在進氣管道正中間設有*線形或三角形的渦流發(fā)生器，當空氣流經該渦流發(fā)生器時，在其后部的氣流中會不斷產生一列不對稱卻十分規(guī)則的被稱為卡門渦流的空氣渦流。根據(jù)卡門渦流理論，這個旋渦行列是紊亂地依次沿氣流流動方向移動，其移動的速度與空氣流速成正比，即在單位時間內通過渦流發(fā)生器后方某點的旋渦數(shù)量與空氣流速成正比。因此，通過測量單位時間內渦流的數(shù)量就可計算出空氣流速和流量。
測量單位時間內旋渦數(shù)量的方法有反光鏡檢出式和聲波檢出式兩種。圖 12所示是反光鏡檢出式卡門渦旋流量傳感器，其內有一只發(fā)光二極管和一只光敏三極管。發(fā)光二極管發(fā)出的光束被一片反光鏡反射到光敏三極管上，使光敏三極管導通。反光鏡安裝在一個很薄的金屬簧片上。金屬簧片在進氣氣流旋渦的壓力作用下產生振動，其振動頻率與單位時間內產生的旋渦數(shù)量相同。由于反光鏡隨簧片一同振動，因此被反射的光束也以相同的頻率變化，致使光敏三極管也隨光束以同樣的頻率導通、截止。ECU根據(jù)光敏三極管導通、截止的頻率即可計算出進氣量（圖 11）。凌志LS400小轎車即用了這種型式的卡門渦旋式空氣流量傳感器。
圖 13所示為聲波檢出式卡門渦旋式流量傳感器。在其后半部的兩側有一個聲波發(fā)射器和一個聲波接收器。在發(fā)動機運轉時，聲波發(fā)射器不斷地向聲波接收器發(fā)出一定頻率的聲波。當聲波通過進氣氣流到達接收器時，由于受氣流中旋渦的影響，使聲波的相位發(fā)生變化。ECU根據(jù)接收器測出的相應變化的頻率，計算出單位時間內產生的旋渦的數(shù)量，從而求得空氣流速和流量，然后根據(jù)該信號確定基準空氣量和基準點火提前角。
BURKERT流量傳感器的導線連接器，將萬用表（電阻檔）接在6、7端子上，使測量片平穩(wěn)地張開，其間的電阻值是逐漸變化的；6與9端子之間的阻值為350-400Ω，空氣溫度傳感器27與6之間的電阻值為0.30-1OKΩ。

BURKERT流量傳感器的導線連接器，拆下與空氣流量傳感器進氣口連接的空氣濾清器，拆開空氣流量傳感器出口處空氣軟管卡箍，拆除固定螺栓，取下空氣流量傳感器。
檢查電動汽油泵開關，用萬用表Ω檔測量E1-FC端子:在測量片全關閉時，E1-FC間不應導通，電阻為∞；在測量片開啟后的任一開度上，E1-FC端子間均應導通，電阻為0。
然后用起子推動測量片，同時用萬用表Ω檔測量電位計滑動觸點Vs與E2端子間的電阻（如圖 8）:在測量片由全閉至全開的過程中，電阻值應逐漸變小，且符合表 2所示；如不符，則須更換空氣流量傳感器。豐田CROWN 2.8小轎車5M-E發(fā)動機的葉片式空氣流量傳感器各端子間電阻標準值如表 3所示。
BURKERT傳感器更具有突出的地位?，F(xiàn)代科學技術的發(fā)展，進入了許多新域：例如在宏觀上要觀察上千光年的茫茫宇宙，微觀上要觀察小到 cm的粒子世界，縱向上要觀察長達數(shù)十萬年的天體演化，短到 s的瞬間反應。此外，還出現(xiàn)了對深化物質認識、開拓新能源、新材料等具有重要作用的各種技術研究，如高溫、低溫、高壓、高真空、強磁場、弱磁碭等等。顯然，要獲取大量人類感官無法直接獲取的信息，沒有相適應的傳感器是不可能的。許多基礎科學研究的障礙，就在于對象信息的獲取存在困難，而一些新機理和高靈敏度的檢測傳感器的出現(xiàn)，往往會導致該域內的突破。一些傳感器的發(fā)展，往往是一些邊緣學科開發(fā)的。
BURKERT傳感器早已滲透到諸如工業(yè)、宇宙開發(fā)、海洋探測、環(huán)境保護、資源調查、醫(yī)學診斷、生物工程、甚至文物保護等等極其之泛的域。可以毫不夸張地說，從茫茫的太空，到浩瀚的海洋，以至各種復雜的工程系統(tǒng)，幾乎每一個現(xiàn)代化項目，都離不開各種各樣的傳感器。
BURKERT傳感器工作原理的分類物理傳感器應用的是物理效應，諸如壓電效應，磁致伸縮現(xiàn)象，離化、極化、熱電、光電、磁電等效應。被測信號量的微小變化都將轉換成電信號。
BURKERT傳感器既不能劃分到物理類，也不能劃分為化學類。大多數(shù)傳感器是以物理原理為基礎運作的。化學傳感器技術問題較多，例如可靠性問題，規(guī)模的可能性，價格問題等，解決了這類難題，化學傳感器的應用將會有巨大增長。

BURKERT傳感器的靜態(tài)特性是指對靜態(tài)的輸入信號，傳感器的輸出量與輸入量之間所具有相互關系。因為這時輸入量和輸出量都和時間無關，所以它們之間的關系，即傳感器的靜態(tài)特性可用一個不含時間變量的代數(shù)方程，或以輸入量作橫坐標，把與其對應的輸出量作縱坐標而畫出的特性曲線來描述。表征傳感器靜態(tài)特性的主要參數(shù)有：線性度、靈敏度、遲滯、重復性、漂移等。
BURKERT傳感器的實際靜態(tài)特性輸出是條曲線而非直線。在實際工作中，為使儀表具有均勻刻度的讀數(shù)，常用一條擬合直線近似地代表實際的特性曲線、線性度（非線性誤差）就是這個近似程度的一個指標。
擬合直線的選取有多種方法。如將零輸入和滿量程輸出點相連的理論直線作為擬合直線；或將與特性曲線上各點偏差的平方和為zui小的理論直線作為擬合直線，此擬合直線稱為zui小二乘法擬合直線。
BURKERT傳感器可能感受到的被測量的zui小變化的能力。也就是說，如果輸入量從某一非零值緩慢地變化。當輸入變化值未過某一數(shù)值時，傳感器的輸出不會發(fā)生變化，即傳感器對此輸入量的變化是分辨不出來的。只有當輸入量的變化過分辨力時，其輸出才會發(fā)生變化。
BURKERT傳感器在滿量程范圍內各點的分辨力并不相同，因此常用滿量程中能使輸出量產生階躍變化的輸入量中的zui大變化值作為衡量分辨力的指標。上述指標若用滿量程的百分比表示，則稱為分辨率。分辨率與傳感器的穩(wěn)定性有負相相關性。
BURKERT傳感器中的電阻應變片具有金屬的應變效應，即在外力作用下產生機械形變，從而使電阻值隨之發(fā)生相應的變化。電阻應變片主要有金屬和半導體兩類，金屬應變片有金屬絲式、箔式、薄膜式之分。半導體應變片具有靈敏度高（通常是絲式、箔式的幾十倍）、橫向效應小等優(yōu)點。
BURKERT傳感器是根據(jù)半導體材料的壓阻效應在半導體材料的基片上經擴散電阻而制成的器件。其基片可直接作為測量傳感元件，擴散電阻在基片內接成電橋形式。當基片受到外力作用而產生形變時，各電阻值將發(fā)生變化，電橋就會產生相應的不平衡輸出。

BURKERT傳感器的基片（或稱膜片）材料主要為硅片和鍺片，硅片為敏感 材料而制成的硅壓阻傳感器越來越受到人們的重視，尤其是以測量壓力和速度的固態(tài)壓阻式傳感器應用zui為普遍。
BURKERT傳感器通常都是在絕緣的基片諸如玻璃、陶瓷、硅等材料上，用絲網漏印或真空鍍膜工藝做出電極，再用浸漬或其它辦法將感濕膠涂覆在電極上做成電容元件。濕敏元件在不同相對濕度的大氣環(huán)境中，因感濕膜吸附水分子而使電容值呈現(xiàn)規(guī)律性變化，此即為濕度傳感器的基本機理。影響高分子電容型元件的溫度特性，除作為介質的高分子聚合物的介質常數(shù)ε及所吸附水分子的介電常數(shù)ε受溫度影響產生變化外，還有元件的幾何尺寸受熱膨脹系數(shù)影響而產生變化等因素。根據(jù)德拜理論的觀點，液體的介電常數(shù)ε是一個與溫度和頻率有關的無量綱常數(shù)。水分子的ε在T＝5℃時為78.36，在T＝20℃時為79.63。有機物ε與溫度的關系因材料而異，且不*遵從正比關系。在某些溫區(qū)ε隨T呈上升趨勢，某些溫區(qū)ε隨T增加而下降。多數(shù)文獻在對高分子濕敏電容元件感濕機理的分析中認為：高分子聚合物具有較小的介電常數(shù)，如聚酰亞胺在低濕時介電常數(shù)為3.0一3.8。而水分子介電常數(shù)是高分子ε的幾十倍。因此高分子介質在吸濕后，由于水分子偶極距的存在，大大提高了吸水異質層的介電常數(shù)，這是多相介質的復合介電常數(shù)具有加和性決定的。由于ε的變 化，使?jié)衩綦娙菰碾娙萘緾與相對濕度成正比。在設計和制作工藝中很難組到感濕特性全濕程線性。作為電容器，高分子介質膜的厚度d和平板電容的效面積S也和溫度有關。溫度變化所引起的介質幾何尺寸的變化將影響C值。高分子聚合物的平均脹系數(shù)可達到 的量。例如硝酸纖維素的平均脹系數(shù)為108x10-5/℃。隨著溫度上升，介質膜厚d增加，對C呈負貢獻值；但感濕膜的膨脹又使介質對水的吸附量增加，即對C呈正值貢獻?？梢姖衩綦娙莸臏囟忍匦允芏喾N因素支配，在不同的濕度范圍溫漂不同；在不同的溫區(qū)呈不同的溫度系數(shù)；不同的感濕材料溫度特性不同。總之，高分子濕度傳感器的溫度系數(shù)并非常數(shù)，而是個變量。所以通常傳感器價格能在-10-60攝氏度范圍內是傳感器線性化減小溫度對濕敏元件的影響。
比較優(yōu)質的產品主要使用聚酰胺樹脂，產品結構概要為在硼硅玻璃或藍寶石襯底上真空蒸發(fā)制作金電極，再噴鍍感濕介質材料（如前所述）形式平整的感濕膜，再在薄膜上蒸發(fā)上金電極.濕敏元件的電容值與相對濕度成正比關系，線性度約±2%。雖然，測濕還算可以但其耐溫性、耐腐蝕性都不太理想，在工業(yè)域使用，壽命、耐溫性和穩(wěn)定性、抗腐蝕能力都有待于進一步提高。
陶瓷濕敏傳感器是近年來大力發(fā)展的一種新型傳感器。優(yōu)點在于能耐高溫，濕度滯后，響應速度快，體積小，便于批量，但由于多孔型材質，對塵埃影響很大，日常維護頻繁，時常需要電加熱加以清洗易影響產品，易受濕度影響，在低濕高溫環(huán)境下線性度差，特別是使用壽命短，*可靠性差，是此類濕敏傳感器迫切解決的問題。
當前在濕敏元件的開發(fā)和研究中，電阻式濕度傳感器應當zui適用于濕度控制域，其代表產品氯化鋰濕度傳感器具有穩(wěn)定性、耐溫性和使用壽命長多項重要的優(yōu)點，氯化鋰濕敏傳感器已有了五十年以上的和研究的歷史，有著多種多樣的產品型式和制作方法，都應用了氯化鋰感濕液具備的各種優(yōu)點尤其是。
氯化鋰濕敏器件屬于電解質感濕性材料，在眾多的感濕材料之中，被人們所注意并應用于制造濕敏器件，氯化鋰電解質感濕液依據(jù)當量電導隨著溶液濃度的增加而下降。電解質溶解于水中降低水面上的水蒸氣壓的原理而實現(xiàn)感濕。
氯化鋰濕敏器件的襯底結構分柱狀和梳妝，以氯化鋰聚乙烯醇涂覆為主要成份的感濕液和制作金質電極是氯化鋰濕敏器件的三個組成部分。多年來產品制作不斷改進提高，產品不斷得到改善，氯化鋰感濕傳感器其*的*穩(wěn)定性是其它感濕材料不可替代的，也是濕度傳感器zui重要的。在產品制作過程中，經過感濕混合液的配制和工藝上的嚴格控制是保持和發(fā)揮這一特性的關鍵。

BURKERT傳感器提供，激磁電路中的晶體振蕩器產生的方波，經過傳感器又稱為線性傳感器，把位移轉換為電量的傳感器。位移傳感器是一種屬于金屬感應的線性器件，傳感器的作用是把各種被測物理量轉換為電量它分為電感式位移傳感器，電容式位移傳感器，光電式位移傳感器，聲波式位移傳感器，霍爾式位移傳感器。
BURKERT傳感器是一類重要的基本傳感器。在過程中，位移的測量一般分為測量實物尺寸和機械位移兩種。機械位移包括線位移和角位移。按被測變量變換的形式不同，位移傳感器可分為模擬式和數(shù)字式兩種。模擬式又可分為物性型（如自發(fā)電式）和結構型兩種。常用位移傳感器以模擬式結構型居多，包括電位器式位移傳感器、 電感式位移傳感器（見電感式傳感器）、自整角機、電容式位移傳感器（見電容式傳感器）、電渦流式位移傳感器（見電渦流式傳感器）、霍爾式位移傳感器等。數(shù)字式位移傳感器的一個重要優(yōu)點是便于將信號直接送入計算機系統(tǒng)（見數(shù)字式傳感器）。這種傳感器發(fā)展迅速，應用日益廣泛（見感應同步器、碼盤、光柵式傳感器、磁柵式傳感器）。
功率放大器即產生交流激磁功率電源，通過能源環(huán)形變壓器T1從靜止的初線圈傳遞至旋轉的次線圈，得到的交流電源通過軸上的整流濾波電路得到±5V的直流電源，該電源做運算放大器AD822的工作電源；由基準電源AD589與雙運放AD822組成的高精度穩(wěn)壓電源產生±4.5V的精密直流電源，該電源既作為電橋電源，又作為放大器及V/F轉換器的工作電源。當彈性軸受扭時，應變橋檢測得到的mV的應變信號通過儀表放大器AD620放大成1.5v±1v的強信號，再通過V/F轉換器LM131變換成頻率信號，通過信號環(huán)形變壓器T2從旋轉的初線圈傳遞至靜止次線圈，再經過外殼上的信號處理電路濾波、整形即可得到與彈性軸承受的扭矩成正比的頻率信號，該信號為TTL電平,既可提供給二次儀表或頻率計顯示也可直接送計算機處理。由于該旋轉變壓器動--靜環(huán)之間只有零點幾毫米的間隙，加之傳感器軸上部分都密封在金屬外殼之內，形成有效的屏蔽，因此具有很強的抗干擾能力。

通徑8.0-50 mm
電子部件與接頭之間采用卡口連接，便于安裝
可選4-20mA和標準脈沖輸出
2線制或3線制系統(tǒng)
技術參數(shù)
測量范圍
流速
測量誤差
（參見圖）
重復性
電氣連接 DIN 43650 A型電纜插座
防護等 帶電纜插座IP 65
相對濕度
介質溫度 （參見壓力-溫度圖）
PVC/PP接頭
PVDF、黃銅、不銹鋼接頭
環(huán)境溫度
貯存溫度
介質zui高壓力
塑料接頭
金屬接頭

接頭體材質
塑料
金屬
其它材質
渦輪
軸和軸承 陶瓷
O形圈 FPM
電子部件殼體
通徑的選擇 見上頁“選擇接頭通徑”
線圈式8030 只能配電池供電的8025 T型變送器
不需電源
霍爾式8030
工作電源
輸出信號 晶體管PNP或NPN，
集電極開路，zui大100mA ，0-200Hz
霍爾“低功率”式8030
可配套的儀表 · 8025 T/SE34型變送器（分體式，適用于
控制柜和現(xiàn)場安裝）
· 8023型4-20 mA輸出模塊
· 8021型標準脈沖輸出模塊
與其它儀表的連接參數(shù)（接插式連接）
8030與8023
允許的傳感器 霍爾“低功率”式
工作電源
輸出信號
負載
測量誤差
本體材質 PA（8023的本體）
8030與8021
允許的傳感器 霍爾式 / 霍爾“低功率”式
工作電源
輸出信號 標準脈沖信號，晶體管NPN或PNP，集電極開路，
zui大100mA
測量誤差
本體材質 PA（8021的本體）