差圧トランスミッタの主要性能指標の分析 - ステップ応答
Tステップ応答の概念差圧トランスミッター
差圧トランスミッタのステップ応答とは、入力圧力が安定した値から別の値へと急激に変化した際に、トランスミッタの出力信号が時間とともにどのように変化するかを指します。この特性は、急激な圧力変化に対するトランスミッタの応答速度、安定性、精度を直感的に反映しており、トランスミッタの動的性能を評価するための重要な指標となります。
ステップ応答の主なパラメータと意味
遅延時間：入力圧力のステップ変化からトランスミッタ出力信号が知覚できる変化を検知するまでの時間。これは、トランスミッタが圧力変化に反応し始めるまでの速さを反映します。例えば、航空宇宙圧力監視システムなど、迅速な応答が求められるシステムでは、遅延時間が長すぎると、圧力変化の重要な初期段階を見逃し、システム状態の誤判断につながる可能性があります。
上昇時間：出力信号が定常値の10%から90%に上昇するのに必要な時間。このパラメータは主に、入力圧力が急激に上昇した際にトランスミッタが出力信号を迅速に上昇させる能力を測定するために使用され、圧力上昇プロセスに対するトランスミッタの応答速度を反映します。例えば、一部の化学反応では、反応開始時に圧力が急速に上昇します。上昇時間を短くすることで、圧力変化の初期段階を時間内に捉えることができ、反応プロセスの監視と制御が向上します。
ステップ応答時間 = 遅延時間 t1 + 立ち上がり時間 t3
一般的な差圧トランスミッタのステップ応答特性
シリコンピエゾ抵抗型差圧トランスミッタ：小型、シンプルな構造、高感度、優れた動的応答性などの特性を備えています。ステップ応答速度が比較的速く、急激な圧力変化にも良好に追従します。これは、圧力感応素子が半導体材料のピエゾ抵抗効果に基づいているためです。圧力が変化すると、拡散抵抗器の抵抗値が急速に変化するため、出力信号は圧力のステップ変化に迅速に応答します。
容量性差圧トランスミッタ：検出素子として差動容量を使用し、高精度、高安定性、高信頼性といった特性を備えています。ステップ応答は比較的安定しており、オーバーシュートは通常小さいですが、立ち上がり時間は比較的長くなる場合があります。これは、容量の変化が安定値に達するまでに一定の時間がかかるためです。しかし、一旦安定状態に達すると、出力信号の精度と安定性は高くなります。
ステップ応答に影響を与える要因
センサーの機械的特性：差圧トランスミッターのセンサー部（ダイアフラム、ベローズ、その他の弾性感応素子など）の機械的特性は、ステップ応答に大きな影響を与えます。弾性感応素子の質量が大きい場合、その慣性によって応答が遅くなり、遅延時間と立ち上がり時間が長くなります。例えば、ダイアフラムが重いほど、圧力がステップ状に変化した際に変形するのに時間がかかり、トランスミッターの出力信号が遅れてゆっくりと立ち上がります。
内部回路の時定数と減衰特性：信号増幅回路やフィルタ回路など、送信機内部の回路は、一定の時定数と減衰特性を持っています。回路の時定数が大きいと信号の変化が遅れ、応答速度に影響を与えます。減衰特性は、出力信号が振動するかどうか、また振動の程度を決定します。減衰が小さすぎると、大きなオーバーシュートや長期的な振動が発生しやすくなり、減衰が大きすぎると応答が遅くなる可能性があります。
センサと媒体間のエネルギー伝達効率：センサと測定媒体間のエネルギー伝達効率もステップ応答に影響を与えます。例えば、媒体とセンサダイアフラムの間にエアギャップがあったり、結合が不十分だったりすると、圧力伝達が遅れ、トランスミッタは圧力のステップ変化を時間内に検知できなくなります。さらに、媒体の粘度などの特性もエネルギー伝達速度に影響を与えます。粘度の高い媒体は、圧力変化に対するセンサの応答を遅くする可能性があります。
単結晶シリコン差圧トランスミッター
マイクロサイバー の単結晶シリコン差圧トランスミッターは、高解像度 ADC を内蔵した単結晶シリコン圧電抵抗圧力センサーを使用しており、最大 250 ミリ秒 (範囲によって多少の差があります) のステップ効果を実現し、現場でのより厳しい作業条件を満たします。
単結晶シリコン差圧トランスミッターの性能指標は次のとおりです。
· ハート、FF H1、プロフィバス PA、プロフィバス DPプロトコルの最新バージョンをサポート
· ハート、FF、PA、DP 相互運用性認定テストに合格します。
· 圧力の種類には、ゲージ圧力、絶対圧力、差圧があります。
· 最高精度: ±0.075% フルスケール (20℃、レンジ比 10:1 レンジ)
・長期安定性：±0.2％範囲上限/5年。
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