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摘要：本文介绍了风压传感器的工作原理，风压传感器的静态特性，风压传感器在燃气热水器上的应用，通过对风压传感器的研究，制定了测试方法。
关键词：风压传感器 静态特性 机械回差 灵敏度 一致性
1.引言：
当今市场上越来越多的风压传感器应用于燃气热水器产品的风路系统内，实时监测正/负压脉冲信号，实现数控恒压、恒风量控制功能，并通过内置算法抑制风压波动。从而实现燃气热水器的风压保护装置。风压传感器输出频率稳定，质量可靠，从长远来看，能够降低风压系统的故障率。
2．风压传感器的工作原理
风压传感器的压力直接作用在传感器的风压膜片上，使膜片产生与介质压力成正比的微位移，使传感器的传感线圈电感量发生变化，通过线圈和磁芯位移变化所产生的电感量的变化的原理，传感器将压力转换成电信号，和用电子线路检测这一变化，并转换输出一个对应于这个压力的标准信号。
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3．风压传感器的静态特性
风压传感器的静态特性传感器的静态特性是指对静态的输入信号，传
感器的输出量与输入量之间所具有相互关系。因为这时输入量和输出量都和时间无关，所以他们之间的关系，即传感器的静态特性可用一个不含时间变量的代数方程，或以输入量作横坐标，把与其对应的输出量做纵坐标而画出的特性曲线来描述。表征传感器静态特性的主要参数有：线性度、灵敏度、迟滞、重复性、漂移等。
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（1）线性度：指传感器输出量与输入量之间的实际关系曲线偏离拟合直线的程度。定义为在全量程范围内实际特性曲线与拟合直线之间的最大偏差值与满量程输出值之比。
（2）灵敏度：灵敏度是传感器静态特性的一个重要指标。其定义为输出量的增量与引起该增量的相应输入量增量之比。用S表示灵敏度。
（3）迟滞：传感器在输入量由小到大（正行程）及输入量由大到小（反行程）变化期间其输入输出特性曲线不重合的现象称为迟滞。对于同一大小的输入信号，传感器的正反行程输出信号大小不相等，这个差值称为迟滞差值。
（4）重复性：重复性是指传感器在输入量按同一方向作全量程连续多次变化时，所得特性曲线不一致的程度。
（5）漂移：传感器的漂移是指在输入量不变的情况下，传感器输出量随着时间变化，此现象称为漂移。产生漂移的原因有两个方面：一是传感器自身结构参数；二是周围环境（如温度、湿度等）。
4.环境对风压传感器的潜在失效影响：
风压传感器安装在整机上，燃热整机最大负荷燃烧时，周围温度高至63℃，风压传感器周围的温度、湿度等环境是影响风压传感器的性能和寿命的潜在失效因素。
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5．风压传感器测试方法研究
风压传感器是一种新型的风压监测部件，能输出连续的压力信息，实时反映风道压力情况，为控制系统提供必要的信息，藉以决定不同的控制动作输出。通过改变环境条件，测试风压传感器的输出信号稳定性，评估其综合精度。
5.1试验条件
试验时，使其不相关的环境参数项保持标准试验状态。各环境项的标准试验状态定义如下：
试验气压施加方式：从0压力逐渐增加至目标压力
安装角度：硅胶膜平面垂直于地平面，角度偏差小于±2度。
供电电压：5.0±0.1V d.c.；环境温度：25℃±1℃；环境相对湿度：60% ~ 80%；
5.2关键仪器及要求
恒定压力发生器：输出压力可调，范围0~200Pa，压力波动尽量小。铅垂吊子或水平尺测量；直流稳压电源，输出电压精度0.1V d.c.；温度计，精度 0.2℃，恒温箱，精度 3℃。
湿度计，精度 5%微压计，精度0.5Pa；频率计，精度0.1Hz；
5.3试验项目
5.3.1机械回差试验
5.3.1.1试验目的：
验证机械回差的情况下，风压传感器的输出频率一致性。
5.3.1.2试验方法：
试验压力点分别取传感器量程的25%，50%，75%三个点，分别按下述方式进行试验。
压力发生器从0压开始，逐步增大压力至测试压力点，记录输出频率fp，然后再增大压力至压力传感器量程的150%，再逐步减少压力至测试压力点，记录输出频率fn。压力偏差范围±1 Pa。
5.3.1.3试验结果：不同气压下风压传感器的频率输出波动不大。
5.3.2安装角度敏感度试验
5.3.2.1试验目的：
验证不同安装角度下，风压传感器的输出频率一致性。
5.3.2.2试验方法：
1）.施加0气压，调整安装角度，使其在标准角度偏差-10，-5，-2，0，+2，+5，+10度，各状态下记录输出频率。压力偏差范围±1 Pa。
2）.施加80%的满量程气压，调整安装角度，使其它在标准角度偏差-10，-5，-2，0，+2，+5，+10记录各状态的输出频率。压力偏差范围±1 Pa。
5.3.2.3试验结果：安装角度影响风压传感器的频率输出，最好的安装方式是垂直安装。
5.3.3供电电压敏感度试验
5.3.3.1试验目的：
验证不同电压下，风压传感器的输出频率一致性。
5.3.3.2试验方法：
1）.施加0气压，调节供电电压至3.3V，5.0V，9.0V，记录输出频率。压力偏差范围±3 Pa。
2）.施加80%的满量程气压，调节供电电压至3.3V，5.0V，9.0V，记录输出频率。压力偏差范围±1 Pa。
5.3.3.3试验结果：不同电压对风压传感器的频率输出没有影响。
5.3.4环境温度敏感度试验
5.3.4.1试验目的：
验证不同温度下，风压传感器的输出频率一致性。
5.3.4.2试验方法：
分别施加0%，30%，60%，100% 的满量程气压，传感器置于恒温箱内，恒温箱的设定温度分别为0℃，25℃，50℃，75℃，温度稳定30分钟后，记录输出频率。压力偏差范围±1Pa。
5.3.4.3试验结果：不同环境下的温度对风压传感器的频率输出影响很小。
5.3.5环境湿度敏感度试验
5.3.5.1试验目的：
验证不同湿度环境下，风压传感器的输出频率一致性。
5.3.5.2试验方法：
1）.施加0气压，恒温恒湿箱设定度25℃，湿度40%，稳定后记录频率。压力偏差范围±1Pa。
2）.施加80%的满量程气压，恒温恒湿箱设定度25℃，湿度90%，稳定后记录输出频率。压力偏差范围±1 Pa。
5.3.5.3试验结果：不同环境下的湿度对风压传感器的频率输出影响很小。
5.3.6温度循环试验：
5.3.6.1试验目的：
验证冷热冲击试验后，风压传感器的输出频率一致性。
5.3.6.2试验方法：
施加80%的满量程气压，并使环境温度在0℃和75℃两状态反复交替，每种状态保持30分种，循环两个周期，每5分钟记录一次输出频率。压力偏差范围±1 Pa。
5.3.6.3试验结果：不同环境下的冷热交替对风压传感器的频率输出影响很小。
6.结束语：
通过试验验证，风压传感器稳定性好，在不同环境条件下，风压传感器的频率稳定，可靠性强。风压传感器是一种长寿命的风差压传感器，是普通风压开关的一倍。使用寿命的提高来源于对内部传感器的抗潮湿、水分、粉尘、过载、温漂等防护性能的提高。风压传感器在燃气热水器上的应用越来越多，针对风压传感器的频率离散性，需要我们多研究各种环境下的频率稳定性。
参考文献：
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