捷邁行業應用白皮書 傳感器如何為造船業提供解決方案

船舶應用 –Gems傳感器如何為造船業提供解決方案

在船舶運營中效率越高，維護成本就越低，機器壽命越長，這需要應用當今某些超凡的創壓力、液位和流量傳感裝置來實現。

從艙底、燃料箱和水箱到報警器、液壓和柴油機設備，對于許多船載系統而言，壓力、液位和流量都是重要的測量指標。用來測量這些指標的傳感器必須格外堅固，同時在長期惡劣的環境和機械條件下仍能提供高水平的測量精度。此外，船舶運營商削減成本的愿望日益強烈，這意味著要延長機器使用壽命、減少維護，因此除了長期可靠性外，傳感器還必須具備低遲滯、低零點漂移等特性。

開發的流量、液位和壓力傳感器結構都能提供出色的測量結果，確保這些部件長期運行，克服諸如污染、溫度等挑戰。例如，壓力傳感器現在用來在船舶行業中執行各種任務，在極其惡劣的工況下可靠運行。從來自泵機和閥門的液壓壓力峰值到的溫度、機械沖擊和振動，如今的壓力傳感器可承受任何挑戰。壓力傳感器能否在各類船舶工況下可靠運行的關鍵因素在于傳感器膜片和電子封裝的構造方式。

壓力傳感器

壓力傳感器將壓力（一般指液體或氣體的壓力）轉變為電信號并連續地輸出反映壓力狀態的電信號。壓力傳感器包括一塊薄薄的傳感元件或膜片，與壓力介質直接接觸。膜片的形變會使應變計發生壓縮或拉伸變形，由此產生的輸出電信號能直接成比例地反映加載的壓力或真空度。傳感器輸出與板載電子元件相連，整體置于一個緊湊、密封的不銹鋼外殼之中。

一種的、適合船舶應用的傳感器制造方法是濺射薄膜技術，其中利用帶電粒子轟擊固的靶標材料釋放出原子，然后沉積在傳感結構上形成薄膜，進而形成一定的傳感器結構。在制造過程中應用濺射薄膜層技術而生產出的傳感器靈敏而堅固，適合與幾乎所有的液體、油和氣體直接接觸。

化學氣相沉積法(CVD) 為壓力傳感器制造提供了另一種的方式。CVD傳感器可使用多晶硅沉積在不銹鋼基板上，然后化學研磨出應變計的圖案，在晶圓上實現大批量生產，所以也是一種經濟的制造方法。然后將晶圓切割成單個傳感器梁，后者激光焊接到不銹鋼加總膜片和壓力端口上，zui后與內部的信號調節和放大電路相連。

結合ASIC電子封裝，可以根據不同客戶的特定需求來調節每個傳感器的性能和功能。如同CVD技術，ASIC技術同樣能降低制造成本，使得壓力傳感器在船舶行業中應用更加普遍。將超高靈敏度的壓力傳感元件與精密電子封裝結合在一起，產生了多項不俗的指標參數，例如壓力變化響應速度達到了1m/sec或更低，同時傳感精度幾乎實現了不受時間影響的零漂移。而且這種性能水平能夠長期保持——傳感器的運行壽命現已超過了1億次循環，因此提供了一種低成本、低甚至免維護的傳感技術。

Gems Sensors & Controls公司運用CVD技術制造了一系列通用性、耐受性出色的投入式壓力傳感器，其中包括2600系列。這些產品可用于水處理，提供多種外殼選項，防護等級達IP65或更高，性能穩定。對于接觸污水和廢水的應用，5000系列傳感器還提供一種堅固的選項，配備開放表面結構，確保在存在粘稠液體和顆粒物的情況下仍能提供的測量結果而不會發生堵塞。

液位傳感

只要設計符合特定應用需求，液位傳感還能為船載系統提供一定水平的重要防護。例如，艙底液位傳感部件要求很強的耐污能力，同時保持緊湊的外形。當今*的傳感部件的防護外殼在艙底水質存在固體顆粒物的情況下依然能夠保證可靠運行。這些部件現在配備硫化電纜，提供浸水防護等級高達IP67的液位開關。當水箱無法進入的區域需要點式液位傳感時，這些開關為船舶工程師提供了一種強大的解決方案。Gems Sensors & Controls的LS-270液位傳感器除具備所有上述特性外，還具有一個隨著液位變化而轉動的浮子，用來移動梭子使其通磁感應來促動單元內的一個氣密開關。

用于船舶場合的流量開關還具有出色的耐用性。流量傳感器目前采用大流量通路設計來保持低壓降，因此還能在潤滑、冷卻或加工等大量輸送液體（包括油）的應用中實現檢測。為在所需流速下實現開關動作，安裝時可靈活剪切流量槳片，使得開關槳片可以隨流量增加而轉動移動到流道以外，保持壓降zui小而不受管徑影響。

如需清晰醒目，同時而幾乎不損壞的液位指示，SureSite?指示器無疑是*。它們已經廣泛用于在船舶業中那些快速識別水箱液位至關重要的場合。SureSite?無需帶電運行，zui高工作溫度為750°F (399°C)，zui大壓力為4200 psi (290bar)。它們不受溫度變化的影響。和那些模糊難讀的玻璃視鏡相比，SureSite?顯然是一種更安全、更的替代產品。該產品具有鮮艷的彩色旗板，在100英尺外仍清晰可見。由于運行時無需供電而具有本安特性，它們能夠輕松安裝在任何形狀或尺寸的水箱外表面上。

浮子技術在船載運行中也有許多優點。變送器測量液體表面的實際位置。與傳感器通過其他測量來推導液位不同，Gems變送器不受壓力、溫度或比重變化的影響，而在其他傳感技術中這些常見的變化往往需要進行重新校準和補償。這類浮子式變送器能夠輕松地監測不同液相的界面，包括中間有時形成的乳濁液和泥漿。通過調節磁性浮子的比重，變送器能夠適應多種介質的界面監測。與液位報警器或自動控制器配合使用時，它們有助于確保只從水箱中抽出“正確"的液體而不會將有害液體排入環境中。

當今的壓力、液位和流量裝置即使在持續的船體振動下仍能夠提供的讀數，這一點在了解這些部件的靈敏度及其測量精度后尤其令人印象深刻。確實，只有將靈敏度和耐受性成功地結合在一起，才能使壓力、液位和流量裝置提供如此可靠的性能