电容式差压变送器是80年代发展起来的一种新型差压变送器。它采用单晶硅谐振传感器和微电子表面处理技术,既能保证0.2%的测量精度,又能抵抗静压和温漂的影响。由于低噪声调制解调器和开放的通信协议,目前的电容式差压变送器可以实现数字无损信号传输。
1.结构和工作原理
发射机主要由检测部分和信号转换放大处理部分组成。
检测部分由检测膜片和两侧固定的弧形板组成。检测膜片在压差的作用下可以轴向移动,形成一个可移动的电容极板,与固定的弧形极板一起形成两个可变电容C1和C2。结构和电气原理见图6-11。
测试前,高低压舱的压力是平衡的,P1。
= P2;根据结构要求,形成两个可变电容的固定弧形极板和检测膜片对称,电极间距相等,C1。
=C2 .
当被测压力P1和P2分别从进气管进入高压室和低压室时,由于P1和P2
P2隔离膜的中心将被移动,电解液将被挤压以减少高压侧的体积。当电解液不可压缩时,其体积变化会使检测膜片的中心向低压侧偏移,该偏移等于隔离膜片的中心位移。根据电工学,当电容器的两极距离发生变化时,其电容也会发生变化,即从C1=C2到C1≠C2。
根据电气原理图,没有位移时,I1 = I2 = 0;ι1+ι2 =ιc;位移后,由于相对电极间距的变化,各极板上积累的电荷也发生变化,形成电荷位移,反映此时的I1≠。
I2,它们之间会有电流差。如果检测到该值及其与压差的关系,就可以获得流量。
2.传输电流与压差的关系
'
假设:没有位移时,定义为电容:
公式
k-比例常数;
ε——介电常数;
S——弧形板的面积;
d0-弧形板和活动板之间的相对平均距离。
位移δd发生后,电容仍定义为:
从图6-11可以看出,在电动势为E,角频率为ω的高频电源驱动下,充放电电流差如下:
将C1和C2定义的表达式带入上述公式,包括:
从导出的结果可以得出结论,电流差与可移动板(检测隔膜)的中心位移成正比,并且由于该位移与测量的压力差成正比,所以电流差与测量的压力差和流量成正比。
3.电容式差压变送器的特性
电容式差压变送器完全由密封的测量元件组成,可以消除机械传动带来的瞬时冲击和机械振动。此外,高低压测量室按防爆要求整体铸造,极大地抑制了外部应力、扭矩和静压对测量精度的影响。压力变送器的原理主要包括电阻应变片的工作过程,电阻应变片是一种敏感器件,由基础材料、金属应变片、绝缘保护片和引出线组成。其主要工作原理是电阻应变效应。压力变送器主要由称重传感器、模块电路、显示仪表、外壳和过程连接器组成。它可以将接收到的气体和液体等压力信号转换成标准的电流和电压信号, 可提供给二次仪表,如指示报警器、记录器和调节器,用于测量、指示和处理等。气象光谱仪由于结构复杂,条件特殊,容易发生故障。还有环境温度和手动操作技术,直接影响压力变送器的寿命。