Drucktransmitter Dynamische Drücke

Hochdynamisch sich ändernde Drücke zu messen, ist eine große Herausforderung. Ein neuer Drucktransmitter kann bis 50 kHz Drücke bis 30 bar auf ±0,1% genau messen. Durch den abgesetzten Signalumformer eignet sich das System für ortsnahe, hochdynamische Messungen auch an sehr dünnen Rohrleitungen in Motorenprüfständen, im Windtunnel oder bei der Prüfung von Turbinenblättern.

Der Schlüssel zur Messung hochdynamischer Druckänderungen liegt bei der möglichst direkten Ankopplung des Sensorelements an das Medium. Dafür haben die Entwickler bei der Firma Keller eine mikromechanische Lösung gefunden, ohne dämpfende Trennmembran oder Kapillarleitung und ohne Dicht- oder Klebstoffe. Bei der Serie »M5« ist der Siliziumsensor mit seiner Rückseite auf ein fließdynamisch optimiertes Trägerelement gelötet, das frontbündig im Druckanschluss fixiert wird. Diese Konstruktion ermöglicht dynamische Messungen mit einer Bandbreite bis 50 kHz und hat einige Vorteile. Dazu zählen die recht hohe Entkopplung von Montagekräften und Körperschall, die weitreichende Medienkompatibilität sowie die Langlebigkeit durch Oxid-Schutzschichten. Weiter besitzt die M5-Serie eine Überdrucksicherheit bis zum Fünffachen des Messbereichs und den Druckanschluss mit einem 5-mm-Außengewinde für Messungen an schwer zugänglichen Stellen.

Die Drucksensoren sind für Betriebstemperaturen zwischen -40 °C und +180 °C mit einem engen Gesamtfehlerband (also einschließlich Temperaturfehler) von ±1% spezifiziert. Ohne den abgesetzten Signalumformer werden sie mit der typischen Spanne des Ausgangssignals von 80 mV (bei 1 mA Versorgung) und individuellem Kalibrierzertifikat geliefert. Für Absolutdruck-Messungen stehen die Messbereiche 3 bar, 10 bar und 30 bar zur Verfügung. Durch die Trennung von Drucksensor und Signalumformer sind ortsnahe Messungen auch in dicht aufgebauten Aggregaten mit hoher Temperaturbelastung möglich.

Um den Dynamikbereich des piezoresistiven Drucksensors von 50 kHz nicht auszubremsen, haben die Entwickler bei Keller auf die Digitalisierung des Messsignals zur Aufbereitung verzichtet. Vielmehr wird der rein analoge Signalpfad durch die vollständig Mikroprozessor-gesteuerte Kompensationselektronik in Echtzeit justiert. So behält das auf 0…10 V verstärkte Ausgangssignal die volle Dynamik des Sensorsignals.

Der Abgleich der Messkette aus Drucksensor und Signalumformer erfolgt im Werk nach Ermittlung der individuellen Kalibrierparameter. Auch der Temperaturbereich zum Betrieb der abgesetzten Elektronik erfüllt mit -40 °C bis +125 °C Anforderungen, wie sie etwa an Motorenprüfständen zu finden sind.

Mit seinem M5-Anschlussgewinde eignet sich der abgesetzte Drucksensor ohne Ölfüllung, ohne Trennmembran und ohne Dicht- oder Klebstoffe an den medienberührten Teilen gut für ortsnahe, hochdynamische Messungen auch an sehr dünnen Rohrleitungen in Motorenprüfständen, im Windtunnel oder bei der Prüfung von Turbinenblättern.