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壓力變送器工作原理及分類

作者:江蘇宏儀自動化儀表有限公司 日期:2019-10-18
壓力變送器(Pressure Transmitter)是一種將壓力轉換成氣動信號或電動信號進行控制和遠傳的設備。它能將測壓元件傳感器感受到的氣體、液體等物理壓力參數轉變成標準的電信號(如4-20mADC等),以供給指示報警儀、記錄儀、調節(jié)器等二次儀表進行測量、指示和過程調節(jié)。
   壓力變送器的核心是壓力傳感器和信號處理電路兩部分。壓力變送器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、生產自控、航空航天、軍工、石化等眾多行業(yè)。 
 
 
一、壓力變送器工作原理

壓力變送器感受壓力的電器元件一般為電阻應變片,電阻應變片是一種將被測件上的壓力轉換成為一種電信號的敏感器件。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黏合劑緊密地粘合在產生力學應變基體上,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。

二、壓力變送器的分類
1、壓阻式壓力變送器
   了解壓阻式壓力變送器時,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。
2、陶瓷壓力變送器
   抗腐蝕的壓力變送器沒有液體的傳遞,壓力直接作用在陶瓷膜片的前表面,使膜片產生微小的形變,厚膜電阻印刷在陶瓷膜片的背面,連接成一個惠斯通電橋(閉橋)。
   由于壓敏電阻的壓阻效應,使電橋產生一個與壓力成正比的高度線性、與激勵電壓也成正比的電壓信號,標準的信號根據壓力量程的不同標定為2.0 / 3.0 / 3.3 mV/V等,可以和應變式傳感器相兼容。
3、擴散硅壓力變送器
   擴散硅壓力變送器與使用的常規(guī)壓力變送器相比,有兩個顯著不同的技術差別:一是測量元件采用新興的高精密陶瓷材料;二是測量元件內無中介液體,是完全固體的。
   被測介質的壓力直接作用于傳感器的膜片上(不銹鋼或陶瓷),使膜片產生與介質壓力成正比的微位移,使傳感器的電阻值發(fā)生變化,和用電子線路檢測這一變化,并轉換輸出一個對應于這一壓力的標準測量信號。
4、壓電壓力變送器傳感器
   壓電傳感器中主要使用的壓電材料包括有石英、酒石酸鉀鈉和磷酸二氫胺。其中石英(二氧化硅)是一種天然晶體,壓電效應就是在這種晶體中發(fā)現的,在一定的溫度范圍之內,壓電性質一直存在,但溫度超過這個范圍之后,壓電性質完全消失(這個高溫就是所謂的"居里點")。


  (居里點Curie point又稱居里溫度Curie Temperature,Tc或磁性轉變點。是指磁性材料中自發(fā)磁化強度降到零時的溫度,是鐵磁性、或亞鐵磁性物質轉變成順磁性物質的臨界點。)。   

 


5、電容式壓力變送器
   被測介質的兩種壓力通入高、低兩個壓力室,作用在敏感元件的兩側隔離膜片上,通過隔離片和元件內的填充液傳送到測量膜片兩側。電容式壓力變送器是由測量膜片與兩側絕緣片上的電極各組成一個電容器。 
   當兩側壓力不一致時,致使測量膜片產生位移,其位移量和壓力差成正比,故兩側電容量就不等,通過振蕩和解調環(huán)節(jié),轉換成與壓力成正比的信號。
    電容式壓力變送器和電容式絕對壓力變送器的工作原理與差壓變送器是相同的,所不同的是低壓室壓力是大氣壓或真空。電容式壓力變送器的A/D轉換器將解調器的電流轉換成數字信號,其值被微處理器用來判定輸入壓力值。

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