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        電容式差壓變送器原理

        文章來源:吉創儀表 作者:小艾 發布時間:2020-04-05 16:54:04 瀏覽量:
        電容式差壓變送器是常見的差壓變送器類型,因其采用可變電容作為敏感元件而得名,那它的原理到底是什么呢?下面吉創儀表跟大家來做個電容式差壓變送器原理知識普及:
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          電容式差壓變送器是常見的差壓變送器類型,因其采用可變電容作為敏感元件而得名,那它的原理到底是什么呢?下面吉創儀表跟大家來做個電容式差壓變送器原理知識普及:
        電容式差壓變送器原理

          電容式差壓變送器的工作原理
          1.結構及工作原理
          變送器主要有檢測部分和信號轉換及放大處理部分組成。
          檢測部分由檢測膜片和兩側固定弧形板組成,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,結構及電氣原理可見圖6-11。
          檢測前,高、低壓室壓力平衡,P1=P2;按結構要求,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隔離膜片中心將發生位移,壓迫電解質使高壓側容積變小。當電解質為不可壓縮體時,其容積變化量將引起檢測膜片中心向低壓側位移,此位移量和隔離膜片中心位移量相等。根據電工學,當組成電容的兩極板極間距發生變化時,其電容量也將發生變化,即從C1=C2變為C1≠C2。
          由電氣原理圖可知,未發生位移時,I1=I2=0;ι1+ι2=ιc;發生位移后,由于相對極間距發生變化,各極板上的積聚電荷量也發生變化,形成電荷位移,此時反映出I1≠I2,兩者之間將產生電流差,若檢測出其值大小以及和壓差的關系,即可求取流量。
          2.變送電流與壓差的關系
          設:未發生位移時,按電容定義
          式中K——比例常數;
          ε——介電常數;
          S——弧形板絕對面積;
          d0-——弧形板和可動極板之間相對平均距離。
          當發生位移Δd后,仍按電容定義有:
          由圖6-11可看出,在電動勢為e,角頻率為ω的高頻電源驅動下,其充放電流差為:
          將C1和C2定義表達式帶入上式,有:
          由推導結果可以得出,電流差和可動極板(檢測膜片)中心位移成正比,由于此位移和被測壓差成正比,所以電流差與被測壓差以及流量均成正比。
          3.電容式差壓變送器的特點
          電容式差壓變送器完全由密封測量元件組成,可消除機械傳動所造成的瞬時沖擊和機械振動。另外高、低壓測量室按防爆要求整體鑄造而成,大大抑制了外應力、扭矩以及靜壓對測量準確度的影響。
          更多詳細內容可參考百度文庫《電容式差壓變送器的工作原理
        電容式差壓變送器原理


          電容式差壓變送器的測量原理
          常見的電氣壓力傳感器的設計原理是差分電容的原理,大多數電容式差壓變送器的使用它。在本設計中,傳感元件是拉緊的金屬膜片位于兩個固定的金屬表面之間等距,對電容器的互補對包括三大板塊。電絕緣填充液(通常是液體有機硅化合物)從隔離膜片傳感膜片傳遞運動,也雙打作為兩個電容的有效介質:eastsensor使用三種流體復合填充根據測量過程的要求,各有不同的耐溫性能。
          硅油200溫度。范圍-40~149℃
          改性硅油溫度。范圍15~315℃
          氟油溫度。范圍-45~205℃
          CapacitanceDifferentialPressureTransmitter01-Eastsensor
          隔膜的次要功能作為一個板兩電容器提供了一個方便的位移測量方法。由于電容導體之間的距離分隔成反比,在低壓側的電容會增加,高壓側的電容會降低:
          一個連接到該電池電容檢測電路采用高頻交流激勵信號測量的兩部分之間的電容不同,轉化為直流信號,最終成為代表壓力儀表輸出信號。這些壓力傳感器精度高、穩定、堅固耐用。一個有趣的特點,本設計采用兩–隔離膜片過程流體壓力轉移到一個單一的傳感膜片,通過內部的“填充液”–是固體框架界的兩個隔離膜片,沒有一個能力傳感膜片超過其彈性極限運動。
          如圖所示,高壓隔離膜片被推向金屬框架,將其運動傳感膜片通過填充液。如果太多的壓力施加到那邊,隔離膜片將僅僅是“扁平化”對膠囊的固體骨架和停止移動。這正限制隔離膜片的運動,它不可能在傳感膜片施加更多的力量,即使是應用流體壓力增加的過程。使用隔離膜片和填充流體的運動傳遞到傳感膜片,用于其他款式的差壓傳感器,給現代差壓儀表耐過壓損壞。應該指出的是,液體填充液的使用的關鍵是這個耐壓設計。為了準確翻譯傳感膜片施加的壓力成比例的電容,它必須不接觸周圍的導電金屬框架。為了使任何隔膜是對超壓保護,但是,它必須與堅實的支撐限制進一步的旅行。因此,非接觸式的需要(電容)和接觸(過壓保護)是相互排斥的,使得它幾乎不可能與一個單一的傳感膜片執行功能。使用填充流體從隔離膜片傳感膜片壓力傳遞讓我們單獨的電容測量功能(傳感膜片)的超壓保護功能(隔離膜片)使隔膜可能是一個單獨的目的優化。
          一種基于差動電容傳感器壓力儀表的經典例子是1151型電容式差壓變送器,在下面的照片中所示的組合形式:
          通過從發射機拆卸四個螺栓,我們能夠從壓力艙去掉兩法蘭,使隔離膜片普通視圖:
          特寫照片顯示了一個隔離膜片結構,它不像傳感膜片的設計非常靈活。在膜片的金屬同心波紋讓它輕易彎曲和施加的壓力,通過硅發射過程流體壓力填充液弦傳感膜片的差動電容電池內:
          相同的差動電容傳感器內部(顯示在半切羅斯蒙特模型1151傳感器切割鋸)顯示隔離膜片,傳感膜片,和連接在一起的港口:在這里,左側的隔離膜片是清楚的看到比右邊的隔離膜片。在這張照片中明顯的特征是左邊的隔膜和內部金屬框架之間的小間隙,與寬敞的房間中,傳感膜片駐留。
          回想這些內部空間通常被填充液,其目的是為了從壓力傳遞到傳感膜片隔離膜片。如前所述,堅固的金屬框架限制各隔離膜片的旅行在這樣一種方式,高壓隔離膜片的“底”在金屬框架在傳感膜片可以推過去的彈性極限。在這種方式中,傳感膜片免受損害是由超壓因為隔離膜片是根本不允許再移動。電容式差壓變送器本身的措施,應用其兩側壓差。按照這一功能,這種壓力儀表有兩個螺紋孔,流體可以施加壓力。后一部分,在本章將闡述對電容式差壓變送器的效用。所有的電子電路將傳感器的差動電容為代表的壓力是住在藍色的結構上面的膠囊和法蘭電子信號的必要。一個現代的差動電容式壓力傳感器的工作原理實現3051型電容式差壓變送器:
          正如大多數電容式差壓變送器為例,該儀器具有兩個端口通過流體壓力可以應用到傳感器。反過來,只響應的傳感器,在港口之間的壓力差。差動電容傳感器的建設是這一特定壓力的儀器越來越復雜,隨著傳感的兩個隔離膜片的平面垂直的平面膜片。這種“平面”設計比傳感器的老風格更緊湊,更重要的是它將傳感膜片法蘭螺栓應力。
        電容式差壓變送器原理

          要特別注意傳感器組件不是嵌入在固體金屬框架與原羅斯蒙特設計案例。相反,傳感器組件與框架相對孤立的,只有兩個毛細管連接到隔離膜片連接。這樣,金屬框內法蘭螺栓應力施加在傳感器幾乎沒有影響。
          一個模型3051s剖面模型(“超級模塊”)電容式差壓變送器顯示這一切看起來在現實生活中:
          過程流體壓力施加到隔離膜片(S)轉移到填充液的毛細管內,輸送壓力在差動電容傳感器的繃緊的隔膜。像經典1151的設計,我們看到的填充液進行多功能:
          填充液保護脆弱敏感膜與不潔凈的或腐蝕性的工藝流體接觸
          填充液允許隔離膜片為敏感膜提供過壓保護
          填充液提供了一種差動電容電路函數常數介電常數介質
             
               總之,看來電容式差壓變送器原理也是比較復雜的,單純看文字也是相當枯燥,大家最好是對照自己實際工作中的電容式變送器來看,這樣可能就會更加生動,也更加容易理解了,如有技術疑問,歡迎直接聯系我們!
         

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