압력 센서의 작동 원리와 기술

압력 센서는 압력 측정 분야에서 거의 모든 작업에 대한 절대적으로 정밀하고 신뢰할 수 있는 개별적인 해결책을 제공합니다. 올바른 제품의 제원에는 설치 조건(전방 매립형, 전방 비매립형), 적용 분야별 요건(위생에 적합, 산업용) 및 매체의 특성이 반영되어야 합니다.

압력 유형

절대 압력:

절대 진공 기준으로 압력 측정
상대 보상이 없는 밀폐된 센서
절대 압력에 따른 물리적 절차 모니터링 및 제어(예: 증기 압력)

상대 압력:

대기압 기준 압력 측정(주변 압력)
상대 보상이 있는 센서
"개방된" 센서, 즉 주변에 대한 인터페이스 있음
주변 조건에 따른 물리적 절차 모니터링 및 제어
부압의 예: 공작물 취급 시 진공을 통한 고정력
초과 압력의 예: 환기 탱크에서 정수압 레벨 측정

복합 측정 범위:

네거티브 범위(부압) 및 포지티브 범위(초과 압력)에서 상대 압력 또는 차압 측정

차압:

두 압력 퍼텐셜 사이의 차이 측정

압력 센서 기술

Know-how_Pressure-sensors_Piezoresistiv Industriell_EN.png

실리콘 반도체 센서, 산업 연결(압전 저항 압력 측정)

반도체 재료에서는 특정한 저항 변화와 그로 인한 신호의 변화가 결정 구조에서 전자의 일정하지 않은 이동성으로 인해 발생합니다. 이동성은 기계적 부하에 의해 영향을 받습니다. 스테인리스 스틸 멤브레인(캡슐)을 통해 민감한 실리콘 칩과 공정 매체가 분리됩니다. 내부 압력 전달을 위한 전달 유체로는 각 용도에 따라 파라핀 또는 실리콘 오일이 사용됩니다.

Know-how_Pressure-sensors_Piezoresistiv frontbündig_EN.png

실리콘 반도체 센서, 전방 매립(압전 저항 압력 측정)

압력 저항 실리콘 기술이 적용된 트랜스미터는 높은 측정 정확성과 장기 안정성을 특징으로 합니다. 완전하게 용접된 하우징으로 인해 내구성이 우수하며 폭발 위험 영역에서도 사용할 수 있습니다(ATEX).

압력 센서는 특히 높이가 0,5m부터인 정수압 레벨 측정과 같이 작은 측정 범위에도 적합합니다.

Know-how_Pressure-sensors_Keramik Monolith_EN.png

세라믹 후막 센서, 모놀리스(저항 압력 측정), 예: CTX/CTL

본체는 세라믹 모노릴스로 구성되며 그 멤브레인의 뒷면에는 저항이 인쇄되어 있습니다. 주변 기압 이 면에서 기준 압력으로 작용합니다. 이로 인해 원칙상 상태 압력 측정만 가능합니다. 세라믹 측정 셀은 우수한 장기 안정성 및 내부식성을 특징으로 합니다. 세라믹은 공정 연결부에 용접할 수 없기 때문에 매체 분리용 실링 필요합니다. 세라믹 후막 기술에서는 4개의 저항이 휘트스톤 브리지에 연결됩니다. 저항에는 가압 상태에서 멤브레인 중심에서는 가장 큰 팽창을, 가장자리 영역에서는 가장 큰 압축이 발생합니다. 세라믹 셀의 경우 이 멤브레인은 동시에 매체에 대한 분리 멤브레인입니다. 내부 전달 유체가 필요하지 않습니다.

Know-how_Pressure-sensors_Keramik Hybrid_EN.png

세라믹 후막 하이브리드(저항 압력 측정), 예: PBSN

측정 층은 엷은 세라믹 멤브레인 디스크와 세라믹 본체 사이에 있습니다. 멤브레인이 구부러지는 데 필요한 공간은 의도적으로 생성된 거리에 의해 형성됩니다. 이를 통해 형성된 체적은 주변 압력으로 환기되거나 소제될 수 있습니다. 이를 통해 상대 또는 절대 압력의 측정이 가능합니다. 세라믹 측정 셀은 우수한 장기 안정성 및 내부식성을 특징으로 합니다. 세라믹은 공정 연결부에 용접할 수 없기 때문에 매체 분리용 실링 필요합니다. 세라믹 후막 기술에서는 4개의 저항이 휘트스톤 브리지에 연결됩니다. 저항에는 가압 상태에서 멤브레인 중심에서는 가장 큰 팽창을, 가장자리 영역에서는 가장 큰 압축이 발생합니다. 박막 셀의 경우 이 멤브레인은 동시에 매체에 대한 분리 멤브레인입니다. 내부 전달 유체가 필요하지 않습니다.

Know-how_Pressure-sensors_Metall Dünnfilm_EN.png

금속 박막 센서(저항 압력 측정)

본체는 스테인리스 스틸로 구성됩니다. 저항 구조는 포토리소그래피에 의해 형성됩니다. 박막 측정 셀은 최고 압력 및 버스트 압력에 대한 탁월한 저항을 특징으로 합니다. 쇼크나 진동이 클 경우에도 극도로 높은 압력을 신뢰할 수 있게 측정할 수 있습니다. 금속 박막 기술에서는 4개의 저항이 휘트스톤 브리지에 연결됩니다. 저항에는 가압 상태에서 멤브레인 중심에서는 가장 큰 팽창을, 가장자리 영역에서는 가장 큰 압축이 발생합니다. 박막 셀의 경우 이 멤브레인은 동시에 매체에 대한 분리 멤브레인입니다. 내부 전달 유체가 필요하지 않습니다. 멤브레인 뒷편에서 진공을 형성하는 데에는 구조적으로 많은 비용과 노력이 필요하기 때문에 보통 박막 기술은 상대 압력 측정을 위해서만 제공됩니다.

가스 사용 분야에 적합함

멸균 공정 시 압력

장치 및 시스템의 멸균에는 고온 증기가 사용됩니다. 센서(PBMH 오트클레이브 가능) 등과 같이 작은 요소는 적절한 체임버(오토클레이브)에서 멸균될 수 있습니다. 대형 설치물의 경우 고온 증기를 장비를 사용해 끌어옵니다. 이는 "Sterilization in place"(SIP)로 불립니다. 멸균 공정 도중 센서의 신호는 대부분 평가되지 않더라도 센서는 이에 상응하게 견고하게 설계되어야 합니다. 예를 들어, 134 °C의 일반적인 온도와 3 bar 이상의 압력에서 해당 신(예: 30 min) 동안 견뎌내야 합니다. 압력과 온도는 물리적으로 직접 연결되어 있기 때습니다. 이는 포화 증기 곡선으로 표시됩니다.

멸균 공정의 제어에는 Baumer 압력 센서 PBMx 및 PFMx가 가장 적합합니다. 이 센서들은 온도가 빠르게 변화할 때 정확한 값을 제공하여 압력을 통해 공정을 신뢰할 수 있게 제어하며, 이를 통해 상응하게 필요한 온도가 산출됩니다.

용어 및 관련 문맥 설명

정밀도: 다수 측정의 평균에 대한 개별 측정의 가능한 편차를 설명하며 분산으로 이해할 수 있습니다. 높은 정밀도: 분산이 적음, 낮은 정밀도: 분사이 큼
정확도: 다수 측정의 평균값과 실제갓 사이의 거리(Offset)입니다. 높은 정확도: 오프셋 작음, 낮은 정확도: 오프셋 큼
표준 측정 오차: 이 정보는 최소값 설정(Best Fit Straight Line, BFSL)에 의해 제공되며 정밀도(분산)를 설명합니다.
최대 측정 편차: 표준 측정 오차와 센서의 오프셋이 포함됩니다.