Critères de sélection des capteurs de pression

Le choix du bon transducteur de pression garantit une acquisition de données fiable et précise. Le choix du transducteur de pression idéal peut s'avérer complexe en raison du grand nombre de types disponibles. Il est essentiel de prendre en compte différents paramètres tels que la plage de pression, la précision, la compatibilité avec les milieux et les conditions environnementales. Cet article examine ces paramètres en détail afin d'aider l'utilisateur à prendre une décision éclairée lors de la sélection d'un transducteur. Lisez notre article sur les capteurs de pression pour plus de détails sur le fonctionnement de l'appareil.

Critères de sélection

• Gamme de pression
• Taille de la connexion et tension
• Linéarité
• Supports de traitement
• Type de sortie
• Application et type de mesure
• Plage de température
• Précision
• Résolution
• Temps de réaction
• Environnement d'installation
• Caractéristiques de la conception
• Entretien
• FAQ

Gamme de pression

Il est essentiel de déterminer la gamme d'un capteur de pression. La gamme fait référence aux pressions maximale et minimale que le transducteur peut mesurer avec précision. Deux paramètres principaux doivent être pris en compte lors de la sélection de la gamme :

• Précision : La fourchette doit être basse pour obtenir la meilleure précision possible (voir plus loin), la pression de fonctionnement normale se situant au milieu de cette fourchette.
• Protection contre la surpression : Il est essentiel de tenir compte de ce qui pourrait se produire si la pression dépassait la plage de fonctionnement normale en raison d'erreurs, de défauts de conception ou d'erreurs de test. Pour s'en prémunir, il est essentiel de spécifier le niveau de protection contre les surpressions nécessaire, afin de s'assurer que le transducteur peut supporter des pressions supérieures à la plage normale sans être endommagé.

Exemple

Pensez à choisir un transducteur pour un système hydraulique fonctionnant à 137,8 bars (2000 psi).

• Précision : Choisissez un transducteur de pression dont la plage est centrée autour de 137,8 bars (2000 psi) pour une précision optimale. Par exemple, un transducteur allant de 103,4 bars (1500 psi) à 172,3 bars (2500 psi) fournira une lecture précise de la pression de fonctionnement typique. En effet, la pression de fonctionnement se situe au milieu de la plage du transducteur, là où il peut le mieux détecter et mesurer les changements de pression.
• Protection contre la surpression : Il est essentiel d'envisager ce qui pourrait se produire dans une situation anormale, par exemple si une vanne se bloque et provoque une montée en pression jusqu'à 206,8 bars (3000 psi). Le transducteur doit supporter cette situation de surpression sans être endommagé. Un transducteur doté d'une protection adéquate contre la surpression, par exemple jusqu'à 4000 psi, est un bon choix.

Dans ce cas, le transducteur de pression idéal pour ce système pourrait se situer entre 1500 psi et 2500 psi pour une précision optimale et une protection contre les surpressions jusqu'à 4000 psi.

Taille de la connexion et tension

La taille de la connexion détermine la manière dont le transducteur s'insère dans le système. Il est important d'assurer la compatibilité avec les composants existants et de garantir une connexion sûre et sans fuite. Le choix d'un transducteur avec la plage de tension appropriée garantit un fonctionnement correct et l'intégration avec votre système d'alimentation. Veillez à ce que la taille du filetage mesuré du transducteur corresponde à l'équipement ou aux raccords afin d'éviter les fuites et de garantir une connexion fiable.

Linéarité

La linéarité des transducteurs de pression fait référence à la capacité de l'appareil à produire une sortie directement proportionnelle à la pression d'entrée. En termes plus simples, si la pression est doublée, la sortie du transducteur devrait également doubler, en supposant une linéarité parfaite. Toutefois, dans les applications pratiques, il peut y avoir une légère non-linéarité entre les relevés d'entrée et de sortie. Par exemple, une non-linéarité comprise entre 0,2 et 0,5 % signifie que les valeurs mesurées peuvent varier jusqu'à 0,5 % de la plage de mesure totale.

Supports de traitement

Les parties du capteur de pression qui entrent en contact direct avec le fluide du processus sont appelées "pièces en contact avec le fluide". Les parties en contact avec le fluide du transducteur doivent être compatibles avec le fluide utilisé. Les considérations communes relatives aux supports de traitement sont les suivantes

• Compatibilité : Choisissez des matériaux compatibles avec le fluide de traitement spécifique afin d'éviter la corrosion ou la contamination.
• Alliages à forte teneur en nickel : Pour les fluides corrosifs comme l'eau de mer, il est préférable d'utiliser des alliages à forte teneur en nickel pour leur excellente résistance à la corrosion.
• Acier inoxydable : L'acier inoxydable 304 et 316 et l'acier 17-4 sont couramment utilisés pour les manomètres dans diverses applications en raison de leur résistance à la corrosion et de leur solidité.
• Accessoires sanitaires : Les industries hygiéniques (telles que l'alimentation, les boissons et les produits pharmaceutiques) utilisent des transducteurs de pression avec des raccords sanitaires pour garantir la propreté et prévenir l'accumulation de bactéries. Les raccords sanitaires permettent de nettoyer rapidement et facilement le transducteur, soit en le démontant manuellement, soit par un processus de nettoyage automatisé.

Type de sortie

Les transducteurs de pression peuvent avoir différentes sorties, chacune offrant des caractéristiques et des avantages uniques :

• Sortie ratiométrique : Le signal de sortie varie proportionnellement à l'alimentation. Il est utile lorsque l'alimentation du système n'est pas stable, car il permet de maintenir la précision de la sortie.
• Sortie mV/V : Il s'agit d'une sortie en millivolts par volt. Il s'agit de l'option de sortie la plus simple et la moins chère. Elle n'est pas amplifiée, ce qui signifie qu'elle fournit un signal brut directement à partir de l'élément sensible. Ce type de sortie convient aux transmissions sur de courtes distances et est souvent utilisé dans des environnements contrôlés.
• Sortie de tension amplifiée : Certains capteurs de pression sont dotés d'amplificateurs intégrés pour augmenter le niveau du signal de sortie. Le signal est ainsi protégé contre le bruit électrique et peut être transmis sur de plus longues distances.
• Sortie mA : La sortie courant, généralement 4-20 mA, est utilisée lorsque le signal doit être transmis sur de longues distances. En effet, le courant, contrairement à la tension, ne se dégrade pas avec la distance. Ce type de sortie est courant dans les applications industrielles.
• Sorties numériques : Certains capteurs de pression fournissent une sortie numérique, qui peut être directement reliée à un ordinateur ou à d'autres systèmes numériques.

Application et type de mesure

Le choix du type de mesure de pression approprié pour un transducteur de pression dépend en grande partie de l'application spécifique et des besoins du système qu'il utilisera. Les types de mesures de pression les plus courants sont les suivants

• Absolu : Ce type de mesure de pression est référencé par rapport à un vide parfait. Il mesure la pression totale exercée par le fluide, y compris la pression atmosphérique.
• Jauge : La pression manométrique est référencée par rapport à la pression atmosphérique ambiante. Il mesure la pression supérieure ou inférieure à la pression atmosphérique locale.
• Différentiel : Il mesure la différence de pression entre deux points d'un système. Ceci est utile lorsque la différence de pression, plutôt que la pression absolue ou la pression manométrique, est critique.
• Le vide : La pression du vide désigne la pression inférieure à la pression atmosphérique. Il est utilisé dans les dispositifs d'aspiration ou dans les situations nécessitant une pression réduite.
• Bidirectionnel : Les capteurs de pression bidirectionnels peuvent mesurer des pressions positives et négatives (supérieures et inférieures à la pression atmosphérique). Ceci est nécessaire dans les systèmes où la pression peut fluctuer dans les deux sens à partir d'un point de référence.

Lisez notre article sur la pression atmosphérique, absolue, relative et différentielle pour plus d'informations sur les différents types de pression.

Plage de température

S'assurer que le capteur de pression est adapté à la plage de température de fonctionnement. Les transducteurs fabriqués à partir de la technologie des couches minces fonctionnent mieux à des températures élevées. Les fines couches de matériau (métal ou semi-conducteur) résistent mieux aux températures élevées que les autres technologies, car elles sont moins susceptibles de se dilater, de se contracter ou de se dégrader sous l'effet d'une chaleur extrême.

Les températures extrêmes peuvent créer des erreurs dans la sortie d'un transducteur, souvent exprimées en pourcentage de pleine échelle sur 1°C (%FS/°C). Par exemple, si un transducteur de pression a un taux d'erreur de 0,2 % de la pleine échelle par degré Celsius (%FS/°C) et que la température augmente de 10°C, la sortie peut dévier de 2 % de sa pleine échelle, ce qui affecte la précision des mesures de pression.

Précision

La précision de la mesure de pression d'un transducteur de pression se réfère à la proximité de ses mesures par rapport à la pression réelle mesurée. Par exemple, si le transducteur a une gamme complète de 0 à 6,9 bars (0 à 100 psi) et que sa précision est de 0,5 % de la sortie complète, cela signifie que les mesures de l'appareil peuvent s'écarter de 0,03 bar (0,5 psi) de la lecture de la pression réelle à n'importe quel point de sa gamme.

Dans de nombreuses applications standard, un manomètre d'une précision de 0,5 % suffit à fournir des mesures fiables. Toutefois, des précisions plus élevées sont souhaitées dans certaines applications critiques impliquant de faibles pressions (comme l'aérospatiale, les produits pharmaceutiques ou la fabrication de semi-conducteurs) où des lectures précises de la pression sont essentielles.

Résolution

La résolution d'un capteur de pression correspond à la plus petite variation de pression que le capteur peut détecter. Par exemple, si un transducteur de pression a une pleine échelle de 100 psi et une résolution de 0,1 %, il peut détecter des changements aussi minimes que 0,1 psi. La résolution d'un capteur de pression est cruciale car elle détermine la précision des mesures. Les transducteurs à haute résolution sont nécessaires pour des lectures précises, tandis qu'une résolution plus faible suffit pour une détection générale. Le besoin de résolution dépend de l'application, et les coûts peuvent être plus élevés pour les transducteurs à haute résolution.

Temps de réaction

Le temps de réponse est le temps nécessaire au transducteur pour réagir et émettre un signal lorsque la pression change. Elle est importante car elle affecte la précision et la rapidité de la détection de la pression. Lors de la sélection d'un transducteur, des temps de réponse rapides sont nécessaires pour une surveillance en temps réel (comme dans le cas d'un ventilateur médical), tandis que des temps de réponse plus lents peuvent être suffisants pour des changements de pression graduels et peuvent être plus économiques.

Environnement d'installation

La corrosion et l'exposition à des vapeurs explosives sont deux facteurs importants qui peuvent affecter les performances et la sécurité des transducteurs.

• Corrosion : Eclaboussures de liquides corrosifs ou exposition à des gaz corrosifs sur la surface du boîtier.
• Vapeurs explosives : Si la zone d'installation comporte des vapeurs explosives, le transducteur et son alimentation doivent être adaptés à ces environnements. Pour cela, ils sont généralement placés dans des boîtiers antidéflagrants ou dans des modèles à sécurité intrinsèque. Dans les conceptions à sécurité intrinsèque, la puissance disponible pour l'équipement électrique dans la zone dangereuse est réglée à un niveau inférieur à celui qui enflammerait les gaz.

Caractéristiques de la conception

Des versions spéciales de capteurs de pression à diagramme affleurant sont disponibles pour les applications impliquant des fluides visqueux ou chargés de particules. Les diagrammes de rinçage comportent un petit orifice qui permet à un flux continu de fluide de passer à travers l'élément sensible du transducteur, le nettoyant efficacement et empêchant l'accumulation de débris ou de contaminants. Cette caractéristique est particulièrement utile dans les industries agro-alimentaires, pharmaceutiques et chimiques. Les capteurs de pression avec remplissage de liquide de qualité alimentaire sont spécialement conçus pour les applications dans le domaine de l'alimentation et des boissons. Ces transducteurs utilisent un liquide de remplissage inerte et compatible avec les produits alimentaires, ce qui garantit l'intégrité et la sécurité des aliments traités.

Entretien

Le choix de transducteurs de pression dotés de fonctions d'auto-étalonnage ou de procédures d'étalonnage faciles peut réduire les besoins de maintenance et les temps d'arrêt. Le choix de transducteurs durables et stables peut également minimiser la nécessité d'une maintenance fréquente, garantissant ainsi des performances constantes dans le temps.

FAQ

Comment la précision d'un capteur de pression influe-t-elle sur son choix ?

La précision est cruciale car elle détermine dans quelle mesure la valeur mesurée est proche de la valeur réelle. Une plus grande précision est nécessaire pour les applications critiques telles que l'aérospatiale et les produits pharmaceutiques.

Pourquoi la plage de pression est-elle importante dans le choix d'un capteur de pression ?

La plage de pression garantit que le transducteur fonctionne dans ses limites. Le choix d'un transducteur ayant une portée appropriée permet d'éviter les dommages et les lectures imprécises.