壓力變送器工作原理

壓力變送器被測(cè)介質(zhì)的兩種壓力通入高、低兩壓力室，作用在δ元件(即敏感元件)的兩側(cè)隔離膜片上，通過隔離片和元件內(nèi)的填充液傳送到測(cè)量膜片兩側(cè)。測(cè)量膜片與兩側(cè)絕緣片上的電極各組成一個(gè)電容器。

當(dāng)兩側(cè)壓力不一致時(shí)，致使測(cè)量膜片產(chǎn)生位移，其位移量和壓力差成正比，故兩側(cè)電容量就不等，通過振蕩和解調(diào)環(huán)節(jié)，轉(zhuǎn)換成與壓力成正比的信號(hào)。和的工作原理和差壓變送器相同，所不同的是低壓室壓力是大氣壓或真空。

A/D轉(zhuǎn)換器將解調(diào)器的電流轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，其值被微處理器用來(lái)判定輸入壓力值。微處理器控制變送器的工作。另外，它進(jìn)行傳感器線性化。重置測(cè)量范圍。工程單位換算、阻尼、開方，，傳感器微調(diào)等運(yùn)算，以及診斷和數(shù)字通信。

本微處理器中有16字節(jié)程序的RAM，并有三個(gè)16位計(jì)數(shù)器，其中之一執(zhí)行A /D轉(zhuǎn)換。

D/A轉(zhuǎn)換器把微處理器來(lái)的并經(jīng)校正過的數(shù)字信號(hào)微調(diào)數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)可用變送器軟件修改。數(shù)據(jù)貯存在EEPROM內(nèi)，即使斷電也保存完整。

數(shù)字通信線路為變送器提供一個(gè)與外部設(shè)備(如275型智能通信器或采用HART協(xié)議的控制系統(tǒng))的連接接口。此線路檢測(cè)疊加在4-20mA信號(hào)的數(shù)字信號(hào)，并通過回路傳送所需信息。通信的類型為移頻鍵控FSK技術(shù)并依據(jù)BeII202標(biāo)準(zhǔn)。

特點(diǎn)

●精度高；
●穩(wěn)定性好；
●二線制（特殊可四線制）；
●固體元件，接插式印刷線路板；
●小型、重量輕、堅(jiān)固抗振；
●量程、零點(diǎn)外部連續(xù)可調(diào)；
●正遷移可達(dá)500%；負(fù)遷移可達(dá)600%；
●阻尼可調(diào)；
●單向過載保護(hù)特性好；
●無(wú)機(jī)械可動(dòng)部件，維修工作量少；
●全系列統(tǒng)一結(jié)構(gòu)，零部件互換性強(qiáng)；
●接觸介質(zhì)的膜片材料可選擇；
(316L、TAN、HAS-C、MONEL等耐腐蝕材料)
●防爆結(jié)構(gòu),全天候使用；
●智能HART現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議。

功能參數(shù)

●使用對(duì)象：液體、氣體和蒸氣
●測(cè)量范圍：0-0.08kPa至0-40MPa
●輸出信號(hào)：4~20mA DC （特殊可為四線制）
220V AC供電，0~10mA DC輸出
●供電電源：12~45V DC，一般為24V DC
（見圖2負(fù)載特性）

●負(fù)載特性：與供電電源有關(guān)，在某一電源電壓時(shí)帶負(fù)載能力見圖3，負(fù)載阻抗RL與電源電壓Vs關(guān)系式為：RL≤50（Vs-12）
●指示表：指針式線性指示0~刻度以及LCD液晶式顯示。
●防爆等級(jí)： a：隔爆型 (Exd ⅡBT5或Exd ⅡCT6)
b：本安型 ( Exia ⅡCT6或Ex ib ⅡCT6)
●量程和零點(diǎn)：外部連續(xù)可調(diào)
●正負(fù)遷移：零點(diǎn)經(jīng)過正遷移或負(fù)遷移后，量程、測(cè)量范圍的上限值和下限，均不能超過測(cè)量范圍上限的。
正遷移量為最小調(diào)校量程的500%；負(fù)遷移量為最小調(diào)校量程 的600%
●溫度范圍：工作溫度范圍：－20~+88℃，（LT型為：－25~+70℃）
灌充硅油的測(cè)量元件：－40~+104℃
法蘭式變送器灌充高溫硅油時(shí)：+15~+315℃，普通硅油：－40~+149℃
●靜壓：4、10、25、32MPa
●濕度：相對(duì)濕度為0~RH
●容積變化量：＜0.16cm3
●阻尼（階躍響應(yīng)）：充硅油時(shí)，一般在0.2s到1.67s之間連續(xù)可調(diào)

技術(shù)數(shù)據(jù)

（不帶遷移，在標(biāo)準(zhǔn)工作條件下，充硅油，316不銹鋼隔離膜片）
●精確度：+（-）0.075%
●死區(qū)：無(wú)（≤0.1%）
●穩(wěn)定性：六個(gè)月內(nèi)不超過量程的基本
●振動(dòng)影響：在任意軸向上，振動(dòng)頻率為200Hz時(shí)，誤差為測(cè)量范圍上限的±0.05%/g
●電源影響：小于輸出量程的0.0059%/V
●負(fù)載影響：電源如果穩(wěn)定，則負(fù)載沒有影響

其它

●隔離膜片：316L不銹鋼，哈氏合金C-276，蒙乃爾合金，鈦或鉭
●排氣/排液閥：316不銹鋼，哈氏合金C，蒙乃爾合金
●法蘭和接頭：316不銹鋼，哈氏合金C或蒙乃爾合金
●接觸介質(zhì)“0”形環(huán)：丁腈橡膠，氟橡膠
●灌充液：硅油或惰性油
●螺栓：316L不銹鋼
●電子殼體材料：低銅鋁合金
●引壓連接線：法蘭NPT1/4中心距54mm；接頭NPT1/2或M20×1.5陽(yáng)螺紋球錐面密封，帶
接頭時(shí)中心距50.8、54、57.2mm（NPT錐管螺紋符合GB/T12716-91）
●信號(hào)線連接孔：G1/2
●重量：3.5kg（標(biāo)準(zhǔn)型,不包含選件）

外型尺寸安裝連接示意圖

現(xiàn)場(chǎng)導(dǎo)線連接圖與電路方框圖

智能型電路方框圖

壓力變送器的選型

1、變送器要測(cè)量什么樣的壓力

先確定系統(tǒng)中測(cè)量壓力的值，一般而言需要選擇一個(gè)具有比值還要大1.5倍左右的壓力量程的變送器。這主要是在許多系統(tǒng)中，尤其是水壓測(cè)量和加工處理中，有峰值和持續(xù)不規(guī)則的上下波動(dòng)，這種瞬間的峰值能破壞壓力傳感器。持續(xù)的高壓力值或稍微超出變送器的標(biāo)定值會(huì)縮短傳感器的壽命，這樣做還會(huì)使精度下降。于是可以用一個(gè)緩沖器來(lái)降低壓力毛刺，但這樣會(huì)降低傳感器的響應(yīng)速度。所以在選擇變送器時(shí)要充分考慮壓力范圍、精度與其穩(wěn)定性。

2、什么樣的壓力介質(zhì)

黏性液體、泥漿會(huì)堵上壓力接口，溶劑或有腐蝕性的物質(zhì)會(huì)不會(huì)破壞變送器中與這些介質(zhì)直接接觸的材料。以上這些因素將決定是否選擇直接的隔離膜及直接與介質(zhì)接觸的材料。

3、變送器需要多大的精度

決定精度的有，非線性，遲滯性，非重復(fù)性，溫度、零點(diǎn)偏置刻度，溫度的影響。但主要由非線性，遲滯性，非重復(fù)性，精度越高，價(jià)格也就越高。

4、變送器的溫度范圍

通常一個(gè)變送器會(huì)標(biāo)定兩個(gè)溫確段，其中一個(gè)溫度段是正常工作溫度，另外一個(gè)是溫度補(bǔ)償范圍，正常工作溫度范圍是指變送器在工作狀態(tài)下不被破壞的時(shí)候的溫度范圍，在超出溫度補(bǔ)償范圍時(shí)可能會(huì)達(dá)不到其應(yīng)用的性能指標(biāo)。

溫度補(bǔ)償范圍是一個(gè)比工作溫度范圍小的典型范圍。在這個(gè)范圍內(nèi)工作變送器肯定會(huì)達(dá)到其應(yīng)有的性能指標(biāo)。溫度變從兩方面影響著其輸出，一是零點(diǎn)漂移，二是影響滿量程輸出。如：滿量程的+/-X%/℃，讀數(shù)的+/-X%/℃，在超出溫度范圍時(shí)滿量程的+/-X%，在溫度補(bǔ)償范圍內(nèi)時(shí)讀數(shù)的+/-X%，如果沒有這些參數(shù)，會(huì)導(dǎo)至在使用中的不確定性。變送器輸出的變化到度是由壓力變化引起的，還是由溫度變化引起的。溫度影響是了解如何使用變送器時(shí)最復(fù)雜的一部分。

5、需要得到怎樣的輸出信號(hào)

mV、V、mA及頻率輸出數(shù)字輸出，選擇怎樣的輸出取決于多種因素，包括變送器與系統(tǒng)控制器或顯示器間的距離，是否存在“噪聲”或其他電子干擾信號(hào)，是否需要放大器，放大器的位置等。對(duì)于許多變送器和控制器間距離較短的OEM設(shè)備采用mA輸出的變送器經(jīng)濟(jì)而有效的解決方法。

如果需要將輸出信號(hào)放大，采用具有內(nèi)置放大的變送器。對(duì)于遠(yuǎn)距離傳輸或存在較強(qiáng)的電子干擾信號(hào)采用m*輸出或頻率輸出。

如果在RFI或EMI指標(biāo)很高的環(huán)境中除了要注意到要選擇mA或頻率輸出外還要考慮到特殊的保護(hù)或過濾器。

6、選擇怎樣的勵(lì)磁電壓

輸出信號(hào)的類型決定選擇怎么樣的勵(lì)磁電壓。許多變送器有內(nèi)置的電壓調(diào)節(jié)裝置，因此其電源電壓范圍較大。有些變送器是定量配置，需要一個(gè)穩(wěn)定的工作電壓，因此，工作電壓決定是否采用帶有調(diào)節(jié)器的傳感器，選擇傳送器時(shí)要綜合考慮工作電壓與系統(tǒng)造價(jià)。

7、是否需要具備互換性的變送器
確定所需的變送器是否能夠適應(yīng)多個(gè)使用系統(tǒng)。一般來(lái)講這一點(diǎn)很重要，尤其是對(duì)于OEM產(chǎn)品。一旦將產(chǎn)品送到客戶手中那么客戶用來(lái)校準(zhǔn)的花銷是相當(dāng)大的。如果產(chǎn)品具有良好的互換性，那么即使改變所用的變送器也不會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)的效果。

8、變送器超時(shí)工作后需要保持穩(wěn)定度
大部分變送器在經(jīng)過超額工作后會(huì)產(chǎn)生“漂移”，因此很有必要在購(gòu)買前了解變送器的穩(wěn)定性，這種預(yù)先的工作能減少將來(lái)使用中會(huì)出現(xiàn)的種種麻煩。

9、變送器的封裝

變送器的封裝，往往容易忽略是它的機(jī)架，然而這一點(diǎn)在以后使用中會(huì)逐漸暴露出其缺點(diǎn)。在選購(gòu)變送器時(shí)一定要考慮到將來(lái)變送器的工作環(huán)境，濕度如何，怎樣安裝變送器，會(huì)不會(huì)有強(qiáng)烈的撞擊或振動(dòng)等。

10、在變送器與其它電子設(shè)備間采用怎樣的連接

是否需要采用短距離連接？若是采用長(zhǎng)距離連接，是否需要采用一個(gè)連接器？