P1
P2
ST Sensor is 3 in 1: 三个传感器在一 起
– Differential Pressure – Static Pressure – Sensor Temperature
差压 静压 温度
所测量的静压和传感器温度值用于减 小对变送器的静压和温度的影响(不对 过程)
Honeywell 此项技术, 始用于 1983 .
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ST3000 Sensor Technology 先进的传感器技术
霍尼韦尔公司的技术人员将差压△P，静压P，温度T 三组传感器作到一片硅片上 ，制造成复合扩散硅传感器。
ST3000变送器的复合扩散硅压阻式传感器结构 (剖视图) ：
Diaphragm 离子膜
Silicon Chip 硅片 Pyrex Tube 耐热玻璃管
在 500oC 时烧结在一起 12
ST3000 Sensor Technology 先进的传感器技术
ST3000 传感器设计特点
ST 3000 具有每年 +/-0.015% 的稳定 性, 并且保证期为 5 年 。 solid as a rock!
•法拉第保护罩防止离子的移动,从而防 止漂移。
•所有金属部件由玻璃密封防止泄露造 成的漂移。
允许下偏差
P (in)
0 KPa
50 KPa
100 KPa
Honeywell 复合扩散硅传感器 特性曲线
修正值Tn = 理想值In - 实测值En ( 工厂标定 )
输出值 = 修正值Tn + 实测值En = 理想值In ( 使用现场 )
ST3000 Sensor Technology
DP
独特的标定方式
传感器井
•离子注入作成的电阻埋在硅表面下。 •Stability Comparison
Honeywell 技术 - 在传感器的设计和制 造水平上不断进取！
玻璃密封
法拉第 保护罩
粘接处
耐热 玻璃管
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ST3000 Sensor Technology 先进的传感器技术
霍尼韦尔公司变送器的膜盒技术特点:
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ST3000 Sensor Technology 先进的传感器技术
At the heart of the ST3000 is the Honeywell Designed and Manufactured piezo-resistive sensor. 在ST3000变送器的核心是Honeywell设计和生产的压阻式传感器。 这种压阻式传感器是用离子扩散技术在一块2X2毫米的硅片上制造的。 选用硅作为传感器的基材，是因为硅材料比目前能找到的其他材料具有以下优点： 1、具有优良的机械、物理性质，材质纯，内耗低，功率小。 2、滞后和蠕变极小、几乎为零，机械稳定性好。 3、应变灵敏度系数（k=压阻系数X弹性模量）比金属的高1~2数量级。
Characterization:
特征化
Characterization is a step in the manufacturing process whereby we exercise the sensor over its temperature and pressure range, collect data and compute correction factors to be used by the microprocessor to eliminate errors.
SPM = Sensor Pulse Modulator 传感器信号发生器 PAC = Pulse Accumulator 信号发生器 DAC = Digital to Analog Converter 数字/模拟转换器
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ST3000 Sensor Technology
独特的标定方式
ST3000 Sensor Characterization ( 独特的标定方式 )
允许上偏差 允许下偏差
0 KPa
硅传感器 特性曲线
优点 ： 1. 无死点。 2. 重复性好，无回滞。 3. 无蠕变，不老化。
P (in)
100 KPa
缺点 ： 1. 非线性。 2. 受温度影响。
ST3000 Sensor Technology 独特的标定方式
E (out)
实测值 E 修正值 T
理想值 I ＝ 输出值 允许上偏差
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ST3000 Sensor Technology 先进的传感器技术
温度传感器
静压传感器
差压传感器
面积: 2X2 mm
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ST3000 Sensor Technology 先进的传感器技术
ST 3000 DESIGN
PV diaphragm and Static and temp. sensing elements sensing elements
霍尼韦尔现场仪表产品系列 孙长庚
Honeywell现场仪表
• 变送器 • 多变量变送器 • 温度 • 其他产品(无线变送器) • 现场总线
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Smartline 3000 Family
2
Smartline 3000 Family
测量领域广泛 :包括压力,差压,液位,流量,温度等。 在1983年, 首先采用智能变送器技术。 在全世界应用最广泛的智能型现场仪表。 超过 290,000 个 TDC 3000X数字一体化控制系统在运行。 超过 1,500,000 台智能变送器在世界各地使用... 在工业应用中被证明是最可靠的产品。 在全球都能得到良好的产品服务和技术支持。
the competition?
• 静压实际上是由传感器测量的. 所以它可
以由微处理器进行补偿.
0.24 %
0.24 %
• 其他变送器生产厂或者忽略静压的影响,或者试图 从机械上解释静压已被抵消.
• 但这两种解释都是不充分的!
Honeywell
11.7 %
• Honeywell 公司用于补偿的温度参数也是取自 传感器, 也就是进行测量的地方!
1、面积大、工艺精巧的膜片使得测量的误差减 小。
2、膜片厚度为 0.002” (0.051mm), 更耐腐蚀。
Silicon Sensor 传感器
3、防过载设计可以防止高速冲击和高至3000PSI 的的灵敏度。 5、测量中心体从设计上避免了环境温度对 传感器的影响。
Barrier Diaphragm 隔离膜片
6、对于高压应用场合, 可提供4500 PSI 及更高的 耐静压结构。
Overload Protection Mechanism 过压保护 结构
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ST3000 Sensor Technology 先进的传感器技术
• Honeywell 公司 压阻式传感器可以测量 DP (差压), Static Pressure (静压) 和 Sensor Temperature (传感器温度).
•以上信息由微处理器对静压和温度进行补偿. •没有任何其他公司的变送器能够对这些影响进行实时的补偿.
结果: Honeywell 公司变送器可以对更宽的测量范围提供更准确的 测量 !
Temperature Sensor 温度传感器
Static Pressure Sensor 静压传感器
Differential Pressure Sensor 差压传感器
3
Honeywell, 1st in Measurement & Control
1970 1983 1989 1995 1998
首先引入 4~20 mA 通讯标准。 首先生产世界上第一台智能变送器。 首先提出数字一体化概念。 首先推出多变量变送器。 是FF(现场总线基金会)组织的主要参与者。
全体工作人员都有义务使HONEYWELL成为控制方面的 领导者。 (从 CEO 到每一位销售和服务人员)
3、虽然是多点标定，但所测数据不是特征化时所取的点，怎么办？
采用5级台劳级数进行曲线拟和，拟合精度达到10-5~10-6。
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ST3000 Sensor Technology
独特的标定方式
Why do Honeywell ST 3000 Pressure Transmitters out perform
独特的标定方式
用某种实际弹性体制作变送器的特性曲线
E (out)
实际 量程
实际 误差
允许上偏差 允许下偏差
5 KPa 10 KPa
P (in)
80 KPa 100 KPa
1. 量程比小。 2。 有死点。 3。误差大。
ST3000 Sensor Technology 独特的标定方式
E (out)
温度影响的 误差 实际误差
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ST3000 Sensor Technology 先进的传感器技术
压力 或 差压
变送器
电信号 : 电流 或 脉冲
基本要求 ： 1，稳定 、 可靠。不漂移、不老化。 2，准确。 3，线性好。 4，有标准的信号输出。
辅助要求 ： 1，量程比宽。 2，不受外界环境影响。 3，防爆型好。 4，易操作。 5，低成本。
独特的标定方式
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ST3000 Sensor Technology 独特的标定方式
对 ST3000 标定方式 的 3 个问题 :
1、在变送器工作时，特征化修正值是如何取得的？
根据变送器当时的静压值P和传感器温度T， 从变送器的“特征量存储器”中取得的。
2、特征化后的修正值是否一直可以用？
特征量修正值实际上是硅片的特性曲线，由于硅材料特有的稳定性， 这些特征量修正值是长期稳定不变的。
特征化就是在制造过程中，对传感器加上超过其范围的温度和压力，同 时采集数据和用于微处理器的计算机校正参数，从而消除误差。