Drucksensorauswahl muss sehen: Wie wählt man Bereich, Medium, Ausgangssignal?
Mit dem Aufkommen der MEMS-Technologie (Micro-Electro-Mechanical Systems) ist eine breite Palette von Drucksensoren mit unterschiedlichen Stilen und Leistungsfähigkeiten entstanden, die eine Vielzahl von Anwendungen abdecken, die industrielle Instrumentierung, medizinische Überwachung, HLK-Geräte, Verbrauchergeräte und mehr umfassen. Die Auswahl des geeigneten Drucksensors ist entscheidend, um unnötige Kosten aufgrund von Unter-oder Überleistung aufgrund der spezifischen Messanforderungen der Anwendung zu vermeiden.
Wesentliche Aspekte bei der Auswahl von Drucksensoren (Integrierte Zusammenfassung)
Die Materialkompatibilität ist grundlegend und muss mit dem Betriebsmedium und den Umgebungsbedingungen übereinstimmen. Für saubere Luft im Bereich von 0–85 °C reichen plattenmontierte Sensoren aus, während aggressive Medien (z. B. korrosive Flüssigkeiten, extreme Temperaturen) spezielle Materialien wie Keramik-Dickschicht- oder Metall-Dünnschichtsensoren erfordern. Anwendungen in Meerwasserumgebungen benötigen beispielsweise korrosionsbeständige Legierungen wie Hastelloy, während industrielle Hydrauliksysteme robuste Materialien wie Edelstahl 316 bevorzugen.
Der Messbereich muss den nominalen Betriebsdruck (optimal 20–80 % des Vollausschlags) mit Sicherheitsspannen für dynamische Ereignisse wie Wasserschlag oder Pumpenstöße ausbalancieren. Sensoren in Hydrauliksystemen sollten beispielsweise 150 % Überdruck tolerieren, um eine Membranzerstörung bei transienten Spitzen zu verhindern.
Die Druckreferenztypen – absolut, relativ (gegenüber Umgebung) oder differenziell – müssen den physikalischen Anforderungen der Anwendung entsprechen. Absolutdrucksensoren (bezogen auf Vakuum) eignen sich für die Überwachung von Vakuumkammern, während Differenzdrucksensoren ideal für die Analyse von Filterdruckverlusten sind. Relativdrucksensoren (bezogen auf Umgebungsdruck) dominieren in Rohrleitungen und HLK-Systemen, wobei kleine Messbereiche sorgfältige Fehlerkorrekturen bei Referenzdrifts erfordern.
Das Funktionsprinzip des Sensors bestimmt Leistungskompromisse. Widerstandsbasierte oder MEMS-Siliziumsensoren bieten Präzision im Niedrigdruckbereich (1.000 bar) und Temperaturen bewältigen. Piezoelektrische Sensoren sind ideal für dynamische Hochdruckereignisse (z. B. Verbrennungsüberwachung), versagen jedoch bei statischen Messungen.
Ausgangssignale und Kalibrierungsanforderungen hängen von der Systemintegration ab. Digitale Schnittstellen (I²C/SPI) ermöglichen rauscharmen Fernbetrieb, erfordern aber stabile Stromversorgung. Analogsignale sind anfällig für Spannungsschwankungen. Hochpräzise Anwendungen (z. B. Medizingeräte) benötigen werkseitig kalibrierte Sensoren mit Temperaturkompensation, während kostensensitive Projekte nicht kalibrierte Einheiten mit Eigenjustierung wählen können.
Umgebungsbeständigkeit bestimmt das Gehäusedesign. Kompakte, unverstärkte Gehäuse minimieren Ausfälle in Hochvibrationsumgebungen (z. B. Baumaschinen), während Hochtemperaturanwendungen (>150 °C) Materialien wie Edelstahl oder Saphir erfordern. Explosionsgefährdete Bereiche verlangen Ex-Schutz-Zertifizierungen (z. B. ATEX), und feuchte Umgebungen benötigen IP67+Dichtungen.
Die Leistungsvalidierung hängt vom Total Error Band (TER) ab, der Nichtlinearität, Hysterese und Wiederholbarkeit kombiniert. Industriesensoren erfordern typischerweise TER ≤1 % FS, während Medizingeräte ≤0,5 % FS benötigen. Langzeitstabilität muss durch 2.000+ Stunden praxisnaher Tests verifiziert werden, um Drift zu quantifizieren und Lebensdauerzuverlässigkeit sicherzustellen.
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