Misurazione pressione ad alte temperature: caratteristiche

Gli aspetti limitanti le tradizionali tecnologie sono sostanzialmente due:

• La membrana affacciata al processo deve essere il più sottile possibile per trasferire efficientemente la pressione al fluido di riempimento. Tale situazione induce ovviamente una bassa resistenza all’abrasione del sensore.
• Il fluido, in caso di rottura della membrana a processo, potrebbe contaminare il processo stesso.

La tecnologia IMPACT ha consentito di sorpassare questi limiti, infatti:

• E’ basata su un elemento primario resistente alle alte temperature.
• Ha una membrana affacciata a processo molto spessa.
• Non ha alcun fluido al suo interno.
• Ha bassa influenza della temperatura sull’accuratezza della misura di pressione.
• Compensa tutti gli effetti spuri indotti dalla temperatura e ottiene così un segnale “pulito”.

L’ottenimento di tali risultati è stato realizzato con tre azioni:

• Dimensionamento e realizzazione di un chip MEMS in tecnologia SOI resistente fino a 350 °C.
• Utilizzo di uno spintore per il trasferimento della pressione dal processo al MEMS. In questo modo è stato possibile ispessire la membrana a processo senza perdere in sensibilità e risoluzione.
• Utilizzo di differenti materiali per compensare gli effetti meccanici della temperatura.

Inoltre, la tecnologia IMPACT assicura anche:

• Stabilità di lungo termine, misurata come la variazione del segnale in uscita a pressione nulla per ogni anno.
• Affidabilità del sensore, poiché il sensore è spesso adoperato in anelli per il controllo di sicurezza.
• Accuratezza della misura.

Per ottenere una buona stabilità bisogna controllare sia aspetti meccanici sia elettronici.

Per quanto riguarda la meccanica, grande cura deve essere posta nella scelta e controllo della materia prima nonché, ovviamente, su quanto è collegato ai processi di degrado indotti dall’alta temperatura.
I problemi elettronici, invece, si focalizzano principalmente sulla compensazione del segnale di misura.
La stabilità di lungo termine dovrebbe essere inferiore a 0.1 % per anno.

Per assicurare un’elevata affidabilità va posta attenzione sui processi di degrado indotti dalla temperatura, modellizzati e calcolati tramite la legge di Arrhenius.
L’affidabilità è anche intimamente correlata con la resistenza in ambienti ostili, caratterizzati da fenomeni corrosivi ed abrasivi.

Ovviamente l’affidabilità del sensore incide anche sulla frequenza e durata dei fermi macchina per le verifiche periodiche sui sensori o per eventuali operazioni di sostituzione. Tali fermi macchina sono assi poco desiderabili sia, ovviamente, per considerazioni economiche sia perché, qualora si rendesse necessaria la sostituzione di un trasduttore e l’impianto non fosse disattivabile, le operazioni possono essere lunghe e difficoltose.