传感器的问题解决方案

传感器用于极端条件下，尽管环境恶劣，但它们的任务是精确测量。一般来说，严酷的条件包括极端的温度，压力，冲击，辐射以及化学腐蚀性液体和气体的存在。

在这些不友好的条件下，主要目标和挑战是将传感器关闭足以达到高度准确性和可靠性。其他关键考虑因素是传感器的材料，每个传感器可以运行的温度，压力或冲击范围，以及由于极端暴露而存在的故障率。与更加良性设置的传感器相比，这些传感器在更换，维护和系统停机方面具有很高的潜在成本。

关键问题是传感器如何保护，因为它们更接近于要衡量的目标？通常它是密封包装，使传感器能够应对恶劣的条件。例如，美国传感器的NTC热敏电阻（图1）采用径向引线和玻璃封装，可提供长期可靠性和快速响应时间。密封结构使其能够承受高达300°C的恶劣条件。这些传感器设计用于工业，消费，HVAC和电信应用。

图1：美国传感器的NTC热敏电阻采用密封，可承受恶劣环境条件和温度达到300°C。

采用坚固传感器的其他常规恶劣环境应用包括地热，石油和天然气，飞机和汽车发动机，军事/航空航天，食品和饮料以及工业用途。对于大多数这些应用，我们看到高温和低温，以及腐蚀性和化学试剂。由于这些极端情况，昂贵且持续的检查，维护和评估是常态。

今天的传感器提供了比以往更强大的监测，测量和评估诊断功能。霍尼韦尔的工业VRS磁性速度传感器就是高分辨率，高温和危险应用传感器的一个例子（图2）。

图2 ：霍尼韦尔的高输出工业VRS磁性速度传感器。

这些传感器可用于各种应用，包括恶劣条件。它们在中低速负载下以中低速运行时性能最佳。当传感器暴露于流体，润滑剂或其他不利的环境条件时，可以使用前端密封版本。简单，坚固的设备不需要外部电压即可运行。传感器中的永磁体建立固定磁场。传感器极点附近的黑色金属靶的通过改变了磁场的磁通线，动态地改变了它的强度。

潜在的应用包括：

发动机转速（

钻头，磨床，车床和自动螺丝机的电机转速测量

电机转速测量

飞机，汽车，船舶，公共汽车，卡车和轨道车辆的每分钟转数精密相机，录音带和电影设备

食品，纺织，造纸，木工，印刷，烟草和制药工业机械的过程速度测量

泵，鼓风机的速度测量

涡轮流量计上的流量测量

汽车和机车的车轮滑移测量

齿轮速度测量

从喷气发动机到食物冲洗

不仅温度和腐蚀剂，而且冲击，振动和EMI/EMP干扰都需要新型的坚固传感器和新材料来制造它们。例如，在喷气发动机测试中，压力传感器必须精确地测量发动机燃烧室内的压力。新的碳化硅（SiC）压力传感器可以插入到感应环境附近，消除了准确性和信息丢失的挑战。 SiC是一种高带隙半导体材料，具有良好的机械强度，高导热性，高熔点和在腐蚀性环境中暴露的高惰性。采用SiC制造的器件更坚固耐用，与硅同类产品相比，可以在更高的温度和更恶劣的环境中工作。它们在MEMS中的应用非常有希望构建物理和化学传感器。

基于受NASA影响的技术，基于SiC的压力传感器可在600°C下运行超过130小时。令人惊讶的是，传感器通常不如前代产品复杂，从而降低了性能故障，降低了制造成本，降低了系统维护需求。

恶劣环境传感器的设计旨在满足特定的最终使用条件。例如，在食品和饮料制造中需要高压传感器，其中使用热水或清洁化学品在高压下进行高温冲洗。在这种环境中，不锈钢优于其他可随时间生锈或降解的材料。同样的行业需要宽温度范围，因为它可以在极端寒冷和炎热的环境中使用，传感器需要在-60°C和260°C的温度范围内工作。

OP800SL系列设备TT Electronics/Optek Technologies（图3）由安装在密封封装中的NPN硅光电晶体管组成。 TO-18封装具有高功耗和出色的恶劣环境操作。

图3：TT Electronics/Optek Technologies的OP800SL NPN硅光电晶体管。

功能包括各种灵敏度范围，增强的温度范围和TO-18密封封装。

总之

今天的传感器解决方案更小，更坚固，更可靠，与前代产品相比，具有更高的灵敏度，更高的温度范围和更快的响应时间。传感器和模块现在可用于解决极高的压力和温度，高硫含量引起的酸侵蚀，高湿度应用，高粉尘应用，甚至爆炸性粉尘和气体条件。使用此类传感器的应用正在迅速扩大，促使更多的技术进步。