eyc-tech 揭密差壓量測技術

差壓量測技術在工業領域中扮演著關鍵角色，用於監測和控制各種流體系統的運行。透過測量壓力差以掌握流體流量，進而實現系統監測和流程控制。本文將深入探討差壓量測技術的原理、技術及應用。

差壓量測是基於測量流體兩點間的壓力差來推斷流速和流量的方法。它的計算公式為 ΔP=P1−P2，其中 P1 和 P2 分別是兩個點的壓力，兩者之壓差(ΔP)即為動壓。常見於無塵室和醫院等場景，其中，無塵室通常維持正壓以防止外部污染進入，而負壓病房則通過維持負壓來避免內部污染物的外洩。透過薄膜式、壓電式和熱線式等差壓測量技術，可確保系統運行的安全和效率。

壓阻式和熱線式是常見的差壓測量技術，它們各自利用不同的物理效應來測量壓力差，確保系統的安全和效率。壓阻式差壓傳感器基於壓阻效應，利用矽膜片上的壓阻元件在受壓變形時電阻值變化來測量壓差。

• 壓阻式差壓傳感器的工作原理基於壓阻效應，這是一種材料在受到應力時，其電阻值發生變化的現象。感測元件的主要結構包括由矽材料製成的膜片，以及集成在膜片上的壓阻元件。當感測元件兩側的壓力不同時，膜片會因壓力差而變形，壓阻元件隨著膜片變形發生形變，導致其電阻值發生變化。電阻變化量與兩側壓力差成比例，經訊號處理後可得到與壓力差成正比的電信號。

• 熱線式差壓量測技術透過量測空氣流速來計算壓力差。當兩個壓力量測點存在壓差時，空氣會經由傳感器內部的通道由高壓端流向低壓端。通道中有發熱元件和兩個溫度感測元件，藉由比對發熱量和溫度變化可精確量測氣體流速，進而計算出壓差。這種技術能測到極低的空氣流速，因此能精確測量微小壓差。此外，熱線式量測技術具有低零點飄移的特點，這意味著感測器在長時間使用後依然能保持穩定的初始零點，確保測量的準確性和可靠性。

• 皮托管：量測流體全壓與靜壓間產生的壓差，再推算出流體的流速。全壓與靜壓之間的差值即為動壓，動壓是由流體流動引起的壓力。動壓與風速的平方成正比，因此通過測量動壓，即可計算得出流體速度。
  
  

• 文丘里管：文丘里管是一種基於文丘里效應設計的流量測量裝置，常與差壓傳感器結合使用。當流體通過文丘里管中狹窄的喉部時，流速會增加而壓力會降低，這一現象稱為文丘里效應。根據伯努利定律和流體連續性方程，入口段和喉部的壓力差與流速平方成正比，不同截面處的流速和截面積的乘積為恆定，因此通過測量壓力差即可計算出喉部的流速。文丘里管在流量測量中具有顯著優點，其高精度和低壓損特性，能在精準量測的同時減少能量損耗。文丘里管適用於多種流體，包括氣體、液體和蒸汽。其結構堅固，無可動部件，幾乎不需要維護，降低了運行成本。
  
  

應用場景

• HVAC暖通空調：差壓傳感器可用於濾網監測，以檢視濾網的堵塞狀態，也應用於風管壓力監控、測量空調系統的風量和進行洩漏檢測。這些應用有助於提高HVAC系統的運行效率，並提供舒適的室內環境。

• 無塵室與醫院： 差壓量測最常見的應用場景之一就是在無塵室和醫院中。通過維持正壓，無塵室能夠防止外部污染物進入，保持無塵室的潔淨。相反，負壓病房則通過維持負壓，防止內部污染物逸出，從而避免病毒與細菌的交叉感染。

• 工業過程監控： 在工業過程監控中，差壓量測被廣泛應用於各種場景，包括管道流量測量、氣體壓力監測、以及液體水位控制等。

差壓量測技術在無塵室、HVAC等應用中扮演著不可或缺的角色，為系統監測和流程控制提供了關鍵技術支援。透過皮托管或文丘里管與差壓傳感器等技術的結合，我們能夠實現流體流量的精準測量和高效控制，從而提高生產效率，降低成本，並確保量測流程的安全運行。