船舶應(yīng)用 –Gems傳感器如何為造船業(yè)提供解決方案

在船舶運(yùn)營(yíng)中效率越高，維護(hù)成本就越低，機(jī)器壽命越長(zhǎng)，這需要應(yīng)用當(dāng)今某些超凡的創(chuàng)壓力、液位和流量傳感裝置來實(shí)現(xiàn)。

從艙底、燃料箱和水箱到報(bào)警器、液壓和柴油機(jī)設(shè)備，對(duì)于許多船載系統(tǒng)而言，壓力、液位和流量都是重要的測(cè)量指標(biāo)。用來測(cè)量這些指標(biāo)的傳感器必須格外堅(jiān)固，同時(shí)在長(zhǎng)期惡劣的環(huán)境和機(jī)械條件下仍能提供高水平的測(cè)量精度。此外，船舶運(yùn)營(yíng)商削減成本的愿望日益強(qiáng)烈，這意味著要延長(zhǎng)機(jī)器使用壽命、減少維護(hù)，因此除了長(zhǎng)期可靠性外，傳感器還必須具備低遲滯、低零點(diǎn)漂移等特性。

開發(fā)的流量、液位和壓力傳感器結(jié)構(gòu)都能提供出色的測(cè)量結(jié)果，確保這些部件長(zhǎng)期運(yùn)行，克服諸如污染、溫度等挑戰(zhàn)。例如，壓力傳感器現(xiàn)在用來在船舶行業(yè)中執(zhí)行各種任務(wù)，在極其惡劣的工況下可靠運(yùn)行。從來自泵機(jī)和閥門的液壓壓力峰值到的溫度、機(jī)械沖擊和振動(dòng)，如今的壓力傳感器可承受任何挑戰(zhàn)。壓力傳感器能否在各類船舶工況下可靠運(yùn)行的關(guān)鍵因素在于傳感器膜片和電子封裝的構(gòu)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(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)并連續(xù)地輸出反映壓力狀態(tài)的電信號(hào)。壓力傳感器包括一塊薄薄的傳感元件或膜片，與壓力介質(zhì)直接接觸。膜片的形變會(huì)使應(yīng)變計(jì)發(fā)生壓縮或拉伸變形，由此產(chǎn)生的輸出電信號(hào)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(gè)緊湊、密封的不銹鋼外殼之中。

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

化學(xué)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(xué)研磨出應(yīng)變計(jì)的圖案，在晶圓上實(shí)現(xiàn)大批量生產(chǎn)，所以也是一種經(jīng)濟(jì)的制造方法。然后將晶圓切割成單個(gè)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(nèi)部的信號(hào)調(diào)節(jié)和放大電路相連。

結(jié)合ASIC電子封裝，可以根據(jù)不同客戶的特定需求來調(diào)節(jié)每個(gè)傳感器的性能和功能。如同CVD技術(shù)，ASIC技術(shù)同樣能降低制造成本，使得壓力傳感器在船舶行業(yè)中應(yīng)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(jié)合在一起，產(chǎn)生了多項(xiàng)不俗的指標(biāo)參數(shù)，例如壓力變化響應(yīng)速度達(dá)到了1m/sec或更低，同時(shí)傳感精度幾乎實(shí)現(xiàn)了不受時(shí)間影響的零漂移。而且這種性能水平能夠長(zhǎng)期保持——傳感器的運(yùn)行壽命現(xiàn)已超過了1億次循環(huán)，因此提供了一種低成本、低甚至免維護(hù)的傳感技術(shù)。

Gems Sensors & Controls公司運(yùn)用CVD技術(shù)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(chǎn)品可用于水處理，提供多種外殼選項(xiàng)，防護(hù)等級(jí)達(dá)IP65或更高，性能穩(wěn)定。對(duì)于接觸污水和廢水的應(yīng)用，5000系列傳感器還提供一種堅(jiān)固的選項(xiàng)，配備開放表面結(jié)構(gòu)，確保在存在粘稠液體和顆粒物的情況下仍能提供的測(cè)量結(jié)果而不會(huì)發(fā)生堵塞。

液位傳感

只要設(shè)計(jì)符合特定應(yīng)用需求，液位傳感還能為船載系統(tǒng)提供一定水平的重要防護(hù)。例如，艙底液位傳感部件要求很強(qiáng)的耐污能力，同時(shí)保持緊湊的外形。當(dāng)今*的傳感部件的防護(hù)外殼在艙底水質(zhì)存在固體顆粒物的情況下依然能夠保證可靠運(yùn)行。這些部件現(xiàn)在配備硫化電纜，提供浸水防護(hù)等級(jí)高達(dá)IP67的液位開關(guān)。當(dāng)水箱無法進(jìn)入的區(qū)域需要點(diǎn)式液位傳感時(shí)，這些開關(guān)為船舶工程師提供了一種強(qiáng)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(gè)隨著液位變化而轉(zhuǎn)動(dòng)的浮子，用來移動(dòng)梭子使其通磁感應(yīng)來促動(dòng)單元內(nèi)的一個(gè)氣密開關(guān)。

用于船舶場(chǎng)合的流量開關(guān)還具有出色的耐用性。流量傳感器目前采用大流量通路設(shè)計(jì)來保持低壓降，因此還能在潤(rùn)滑、冷卻或加工等大量輸送液體（包括油）的應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)檢測(cè)。為在所需流速下實(shí)現(xiàn)開關(guān)動(dòng)作，安裝時(shí)可靈活剪切流量槳片，使得開關(guān)槳片可以隨流量增加而轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)到流道以外，保持壓降z(mì)ui小而不受管徑影響。

如需清晰醒目，同時(shí)而幾乎不損壞的液位指示，SureSite?指示器無疑是*。它們已經(jīng)廣泛用于在船舶業(yè)中那些快速識(shí)別水箱液位至關(guān)重要的場(chǎng)合。SureSite?無需帶電運(yùn)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(chǎn)品。該產(chǎn)品具有鮮艷的彩色旗板，在100英尺外仍清晰可見。由于運(yùn)行時(shí)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(shù)在船載運(yùn)行中也有許多優(yōu)點(diǎn)。變送器測(cè)量液體表面的實(shí)際位置。與傳感器通過其他測(cè)量來推導(dǎo)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(shù)中這些常見的變化往往需要進(jìn)行重新校準(zhǔn)和補(bǔ)償。這類浮子式變送器能夠輕松地監(jiān)測(cè)不同液相的界面，包括中間有時(shí)形成的乳濁液和泥漿。通過調(diào)節(jié)磁性浮子的比重，變送器能夠適應(yīng)多種介質(zhì)的界面監(jiān)測(cè)。與液位報(bào)警器或自動(dòng)控制器配合使用時(shí)，它們有助于確保只從水箱中抽出“正確”的液體而不會(huì)將有害液體排入環(huán)境中。

當(dāng)今的壓力、液位和流量裝置即使在持續(xù)的船體振動(dòng)下仍能夠提供的讀數(shù)，這一點(diǎn)在了解這些部件的靈敏度及其測(cè)量精度后尤其令人印象深刻。確實(shí)，只有將靈敏度和耐受性成功地結(jié)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