如何选择正确的压力传感器

医用设备的灭菌是医疗中最重要的处理过程之一，可以杀灭医用和牙科设备上所有的活体微生物，包括细菌、孢子、病毒和真菌等，从而保证这些设备的安全和反复使用。虽然灭菌方法有多种，但在医疗服务中心、医院和牙科诊所中使用最为广泛的一种方法是过氧化氢，因为这种方法有效、安全并且廉价。下面必优传感网小编和你一起了解两种使用过氧化氢的灭菌技术，以及如何基于传感器的技术参数和运行特性选择适用于灭菌设备的正确压力传感器。

康志强

2020-7-31 15:18:40

主要内容

一．过氧化氢灭菌过程：过程压力（真空压力计）、罐内液位压力（表压传感器）；

二．选择正确的压力传感器：压力范围、精度、长期稳定性、压力接头、电气输出、介质兼容性、过压、安装方向、机构认证。

过氧化氢灭菌过程

1．测量灭菌器过程压力的真空压力计

使用过氧化氢进行灭菌有两种不同的消毒过程。每种都需要不同的测量设备来确保正确运行。第一种消毒过程是等离子灭菌使用电容真空压力计测量灭菌循环中的过程压力。将医疗设备插入灭菌器舱室中。医疗设备包括手术刀和心导管，牙科设备（如牙周清洁机和拔牙钳），以及带凹槽和沟槽（微生物可在其中生长）的其他设备。随后对舱室进行密封并抽气形成真空。将预包装盒中的过氧化氢灭菌剂注入舱室，灭菌剂汽化后与医用／牙科设备的表面产生相互作用，这会导致压力升高；然后压力会再次下降并产生等离子体。过氧化氢的自由基会与微生物发生相互作用，并杀死它们。之后过氧化氢会分解，仅留下水蒸气和氧气。医用设备可在灭菌后立即使用或者储存。

为了确保灭菌过程的有效进行，在激励等离子体时灭菌器舱室内需要一个特定的基础压力。为此，在灭菌器上安装了电容真空压力计来监测和／或控制舱室压力，并确保在灭菌过程的各个阶段维持适当的压力。在选择适合您应用的真空压力计时，请与可提供一系列这类产品的供应商合作：具有从10到1000Torr的不同满量程压力范围、＋／－0．5％的读数精度（如可能，则选择＋／－0．25％的读数精度选项），且在0℃到50℃的温度补偿范围内温度系数可以忽略不计。

2．测量罐内液位的表压传感器

第二种灭菌过程使用汽化的过氧化氢，这些过氧化氢在灭菌室内转变成蒸汽之前，以液态储存在储罐中。使用时，将储罐中的液态灭菌剂喷射至系统，杀死设备上的微生物。该应用会用到一个表压传感器，用于测量灭菌剂储罐中液体对其（表压传感器本身）施加的压力，从而指示过氧化氢的液位。

该灭菌过程的工作原理：压力传感器安装在灭菌剂储罐底部。灭菌剂的重量会引起对传感器的压力作用。传感器背面电缆中含有通风管，可使得传感器能够测量相对于本地大气压的压力值（表压测量）。随着灭菌剂的消耗，重量（压力）降低，传感器向冗余监控系统发送的输出信号也相应降低。随后传感器可向灭菌技术人员发出储罐液位过低警告。当传感器寄存器值为0PSIG时，表示储罐已经排干。

由于表压传感器是参考大气压力的，因此它们通过通风管“呼吸”（在某些情况下通风管通过电缆的通风口）。为了确保正常工作并防止液体进入传感器，通风管必须正确连通到干燥位置，例如与大气通风的控制柜或者接线盒。可在通风电缆的连接器表面上安装一个干燥剂筒来实现额外保护。

李梓

2020-7-31 15:18:44

选择适当的压力传感器

1．压力范围

在选择传感器前都要考虑特定的技术参数和运行特性，其中之一是压力范围。例如，如果应用需要10 Torr，则一个20 Torr的传感器可实现最佳精度。相反，购买一个1000 Torr的传感器会浪费大部分的测量范围。不要“仅仅为了安全”而指定过高的传感器工作范围。制造商给出了传感器安全过载限值，该信息应该已经足够。如果指定过高的传感器范围，会降低传感器的信号幅值，并且零点误差会随测量范围按百分比增加。

真空压力计的可用标准范围是10、20、100、200和1000 Torr。一些医疗应用偶尔会有独特的非标准压力范围需求，如147 Torr。这种情况下，设计师应当联系传感器供应商的应用工程技术人员。供应商也许能够提供定制产品，以更高精度满足所需的压力范围。这同样适用于设计新设备的系统工程师和灭菌技术人员。供应商的工程技术人员可共同探讨即将开展的项目，提供电话支持，解答疑问，并能够推荐适合应用的最佳传感器，从而节省大量时间和成本。

2．精度

在选择真空压力计或者表压传感器时，精度当然是最重要的考虑因素之一。这两种情况下，精度越高则过程控制越好。这在过氧化氢等离子体灭菌过程中尤其重要，该灭菌过程各个阶段的压力都必须被精确控制才可有效工作。确认真空压力计或者表压传感器的精度实际上是度量它们的误差。更加复杂的是，每种仪器计算精度的方法都不同。

以表压传感器为例。它们通常用满量程百分比误差来表示与预计输出值的偏差。举例来说。一个传感器的满量程输出是10伏特。传感器的输出范围为0到10伏特直流电压（VDC）。10％输出的准确读数应当为1伏特，但是由于存在误差，假定传感器偏差值为1毫伏。如果按满量程百分比（正如名字所示）计算精度，则将1毫伏误差除以满量程输出后再乘以100，最终得到＋／－0．01％的满量程误差。

另一方面，真空压力计通常使用百分比读数误差。与上例相同情况下，1毫伏误差会除以1伏特（这是该点的读数）后再乘以100，最终得到＋／－0．1％的读数误差。相同的1 mv，使用不同的误差计算方法表达，读数误差的百分比值是满量程误差的10倍！

对于真空压力计，寻求＋／－0．5％读数的额定精度。对于表压传感器，寻求＋／－0．20％满量程的额定精度。请牢记这些精度都是室温下的规定精度。因此如果传感器安装在超出典型室温范围的环境中，环境温度的变化会导致传感器的输出变化。传感器制造商公布的温度误差是随温度变化的函数，这样灭菌器技术人员能够计算出该误差，并确定压力读数的真正精度。

3．长期稳定性

长期稳定性是另一个非常重要的考虑因素。长期稳定性是输出信号在稳定工作条件下随时间漂移程度的度量。漂移是由压力循环、极端温度、环境变化、振动、冲击和老化导致。长期稳定性通常表示为12个月内的满量程百分比。对于电容真空压力计，寻求＋／－0．5％满量程／年（工作温度80？C、满量程压力范围小于100 Torr时为＋／－1．0％满量程／年）。对于表压传感器，预期稳定性为0．5％满量程／年。密封卫生型表压传感器的长期稳定性和精度是保证的，因为采用了电容传感元件，以及信号调理IC集成电路。

所有传感器都会随时间产生漂移，无论制造质量如何。灭菌技术人员需要知道的关键问题是：“对于我的应用，传感器精度需要多高？”一个灭菌技术人员测量灭菌器的罐内液位可能不会关注随时间产生的微小传感器漂移，尤其是在使用冗余系统时。因此，技术人员只需每两年调节一次传感器，而非每年调节。相反，控制压力的真空压力计需要更频繁的校正。幸运的是，漂移可在现场通过调整调零电位器或者校准来进行调节，具体取决于应用的需求。对于表压传感器，必须首先消除隔膜上的负载。可转动传感器背面的电位器螺钉，将0 PSI时的设定值恢复为0伏特。如需根据满量程设定测量范围，建议将传感器返回原厂或者送到经过认证的校准机构。重新检定取决于情况严重程度。

因此，强烈建议系统工程师和灭菌技术人员在总体设计时考虑重新检定的可能性，以确保可以检修传感器并且能够安全方便地拆除。然而，重置一个真空压力计要困难的多。首先，必须将其从灭菌室上拆除。然后将其与一个泵连接，该泵能够将压力降低到传感器的最小分辨率以下。然后手动调节零点电位器，以在0 PSI压力下获得所需的0伏特设置。此外，如果情况严重，建议将真空压力计返回给制造商或者经过认证的校准机构。

朱梁贡

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康志强

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