差壓變送器的工作原理

差壓變送器中的是工業(yè)實踐中最為常用的一種重量變送器，其廣泛應用于各種工業(yè)自控環(huán)境，涉及水利水電、鐵路交通、智能建筑、生產(chǎn)自控、航空航天、軍工、石化、油井、電力、船舶、機床、管道等眾多行業(yè)，下面就簡單介紹一些常用差壓變送器原理及其應用。

應變片差壓變送器原理以及應用

力學變送器的種類繁多，如電阻應變片差壓變送器、半導體應變片差壓變送器、壓阻式差壓變送器、電感式差壓變送器、電容式差壓變送器、諧振式差壓變送器及電容式加速度傳感器等。但應用最為廣泛的是壓阻式差壓變送器，它具有極低的價格和較高的精度以及較好的線性特性。下面我們主要介紹這類傳感器。

在了解壓阻式力傳感器時，我們首先認識一下電阻應變片這種元件。電阻應變片是一種將被測件上的應變變化轉(zhuǎn)換成為一種電信號的敏感器件。它是壓阻式應變變送器的主要組成部分之一。電阻應變片應用最多的是金屬電阻應變片和半導體應變片兩種。金屬電阻應變片又有絲狀應變片和金屬箔狀應變片兩種。通常是將應變片通過特殊的粘和劑緊密的粘合在產(chǎn)生力學應變基體上，當基體受力發(fā)生應力變化時，電阻應變片也一起產(chǎn)生形變，使應變片的阻值發(fā)生改變，從而使加在電阻上的電壓發(fā)生變化。這種應變片在受力時產(chǎn)生的阻值變化通常較小，一般這種應變片都組成應變電橋，并通過后續(xù)的儀表放大器進行放大，再傳輸給處理電路(通常是A/D轉(zhuǎn)換和CPU)顯示或執(zhí)行機構(gòu)。

變送器主要有檢測部分和信號轉(zhuǎn)換及放大處理部分組成。檢測部分由檢測膜片和兩側(cè)固定弧形板組成,檢測膜片在壓差的作用下可軸向移動,形成可移動電容極板,并和固定弧形板組成兩個可變電容器C1和C2,檢測前,高、低壓室壓力平衡,P1 =P2;按結(jié)構(gòu)要求,組成兩可變電容的固定弧形極板和檢測膜片對稱,極間距相等,C1=C2。當被測壓力P1和P2分別由導入管進入高、低壓室時,由于P1>P2隔離膜片中心將發(fā)生位移,壓迫電解質(zhì)使高壓側(cè)容積變小。當電解質(zhì)為不可壓縮體時,其容積變化量將引起檢測膜片中心向低壓側(cè)位移,此位移量和隔離膜片中心位移量相等。根據(jù)電工學,當組成電容的兩極板極間距發(fā)生變化時,其電容量也將發(fā)生變化,即從C1=C2變?yōu)镃1≠C2。由電氣原理圖可知,未發(fā)生位移時,I1=I2=0;ι1+ι2=ιc;發(fā)生位移后,由于相對極間距發(fā)生變化,各極板上的積聚電荷量也發(fā)生變化,形成電荷位移,此時反映出I1≠ I2,兩者之間將產(chǎn)生電流差,若檢測出其值大小以及和壓差的關(guān)系,即可求取流量。

電容式差壓變送器是20世紀80年代研制開發(fā)的新型差壓變送器,它利用單晶硅諧振傳感器,采用微電子表面加工技術(shù),除了保證±0.2%的測量精度外,還可實現(xiàn)抵制靜壓、溫飄對其影響。由于配備了低噪聲調(diào)制解調(diào)器和開放式通訊協(xié)議,目前的電容式差壓變送器可實現(xiàn)數(shù)字無損耗信號傳輸。