發布日期：2022-10-09 點擊率：45
憑借高可靠性，高精度以及堅固的機械特性，基于應變的傳感器在石油和天然氣工業占據了主要角色。然而，任何的傳感器技術都會受到環境因素的影響，例如溫度或是濕度，產生測量漂移。通過材料的精心選擇，可以緩解這些漂移。
能夠在在惡劣的環境下，精確測量極高的負載使應變傳感器能滿足石油和天然氣工業的要求。在高應力應用，例如泵通斷控制，深井泵（稱為往復桿提升泵系統）等。同樣情況也適用于高壓應用領域。另外，應變傳感器具有 更寬的負載能力。和其他傳感器不同，應變力傳感器量程高達 MN ，扭矩傳感器量程同樣高達 MN.m，壓力傳感器可達 10000 bar。
測量產生的漂移
由于具有優異的長期穩定性，這些傳感器非常適合惡劣環境的石油和天然氣工業。但是，如果不仔細選擇和使用，環境溫度過高，會導致測量產生漂移，影響設備的可靠性 — 有時在石油和天然氣應用中環境溫度可達到400-500°F。
溫度漂移是由多種情況引起的，例如材料本身的自然特性。溫度的變化將導致電阻產生變化，直接影響材料的電阻率。溫度的快速變化會產生顯著的溫漂，顯著影響測量的可靠性。
多數應用中，溫度變化會導致熱膨脹 - 材料以及應變片自身。因為應變片電阻會隨溫度產生變化，因此傳感器會產生測量漂移。當被測物和應變片的熱膨脹率系數顯著不同時，這種影響更加顯著。
制造商通過對應變片進行優化來消弱溫漂。通過不同的合金，制造商使應變片匹配被測材料的溫度響應系數。這一般稱為“自補償”應變片。
不適當的膠水和黏貼方法也會加劇這個問題。在石油天然氣工業中，應用溫度較低的粘合劑會導致測量失敗。膠水的熱膨脹系數如果不能匹配應變片和被測物體，也同樣會導致較大的測量漂移。
漂移補償
通過自補償應變片和合適的黏貼技術可以降低溫漂，但是無法完全消除他們。為進一步消除這些效應，傳感器設計師通常采用 雙柵或4柵設計，組成半橋或全橋布置。這些柵絲安裝在同種材料上，具有相同的溫度變化。由于整個橋路的電阻隨溫度產生的變化比相同，因此橋路輸出和溫度變化無關。
除了外界溫度因素，其他因素也可產生溫漂。因為應變片是電阻型傳感器，需要外部激勵電壓進行供電。采用更高的激勵電壓，能夠獲得更高的輸出電壓，更高的靈敏度和信噪比。但是 過高的激勵電流會產生自熱效應，導致產生額外的溫漂。
引線的變化也會導致額外的溫漂。因為銅導線的溫度響應系數比應變片高，盡管他們的電阻較低，但是導線電阻變化依然會產生溫漂。
其他因素包括機械損壞，濕度，銹蝕等都會產生測量漂移。在石油工業中，包括采用高壓水槍沖洗等都是潛在的威脅。通過專用的密封材料是解決之道，包括油漆，膩子，密封外殼等。
采用全橋或半橋傳感器，通過精心選擇應變片，黏貼和密封材料能顯著地降低測量漂移。對于要求極高的應用，工程師可以采用計算方法進一步補償。HBM 提供其應變片與溫度響應曲線，以及用于數學計算的補償多項式。
結論
應變片傳感器能滿足石油和天然氣行業惡劣環境的要求，具有較高的精度和長期穩定性。但如同所有的傳感器器，都會受到溫度變化影響，導致測量漂移。通過仔細的選擇和黏貼被測體，可以大幅減少漂移或進行補償。實現載荷，扭力，拉力和壓力的高度準確，可靠測量。
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