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电容式差压变送器原理

文章来源:吉创仪表 作者:小艾 发布时间:2020-04-05 16:54:04 浏览量:
电容式差压变送器是常见的差压变送器类型,因其采用可变电容作为敏感元件而得名,那它的原理到底是什么呢?下面吉创仪表跟大家来做个电容式差压变送器原理知识普及:
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  电容式差压变送器是常见的差压变送器类型,因其采用可变电容作为敏感元件而得名,那它的原理到底是什么呢?下面吉创仪表跟大家来做个电容式差压变送器原理知识普及:
电容式差压变送器原理

  电容式差压变送器的工作原理
  1.结构及工作原理
  变送器主要有检测部分和信号转换及放大处理部分组成。
  检测部分由检测膜片和两侧固定弧形板组成,检测膜片在压差的作用下可轴向移动,形成可移动电容极板,并和固定弧形板组成两个可变电容器C1和C2,结构及电气原理可见图6-11。
  检测前,高、低压室压力平衡,P1=P2;按结构要求,组成两可变电容的固定弧形极板和检测膜片对称,极间距相等,C1=C2。
  当被测压力P1和P2分别由导入管进入高、低压室时,由于P1>P2隔离膜片中心将发生位移,压迫电解质使高压侧容积变小。当电解质为不可压缩体时,其容积变化量将引起检测膜片中心向低压侧位移,此位移量和隔离膜片中心位移量相等。根据电工学,当组成电容的两极板极间距发生变化时,其电容量也将发生变化,即从C1=C2变为C1≠C2。
  由电气原理图可知,未发生位移时,I1=I2=0;ι1+ι2=ιc;发生位移后,由于相对极间距发生变化,各极板上的积聚电荷量也发生变化,形成电荷位移,此时反映出I1≠I2,两者之间将产生电流差,若检测出其值大小以及和压差的关系,即可求取流量。
  2.变送电流与压差的关系
  设:未发生位移时,按电容定义
  式中K——比例常数;
  ε——介电常数;
  S——弧形板绝对面积;
  d0-——弧形板和可动极板之间相对平均距离。
  当发生位移Δd后,仍按电容定义有:
  由图6-11可看出,在电动势为e,角频率为ω的高频电源驱动下,其充放电流差为:
  将C1和C2定义表达式带入上式,有:
  由推导结果可以得出,电流差和可动极板(检测膜片)中心位移成正比,由于此位移和被测压差成正比,所以电流差与被测压差以及流量均成正比。
  3.电容式差压变送器的特点
  电容式差压变送器完全由密封测量元件组成,可消除机械传动所造成的瞬时冲击和机械振动。另外高、低压测量室按防爆要求整体铸造而成,大大抑制了外应力、扭矩以及静压对测量准确度的影响。
  更多详细内容可参考百度文库《电容式差压变送器的工作原理
电容式差压变送器原理


  电容式差压变送器的测量原理
  常见的电气压力传感器的设计原理是差分电容的原理,大多数电容式差压变送器的使用它。在本设计中,传感元件是拉紧的金属膜片位于两个固定的金属表面之间等距,对电容器的互补对包括三大板块。电绝缘填充液(通常是液体有机硅化合物)从隔离膜片传感膜片传递运动,也双打作为两个电容的有效介质:eastsensor使用三种流体复合填充根据测量过程的要求,各有不同的耐温性能。
  硅油200温度。范围-40~149℃
  改性硅油温度。范围15~315℃
  氟油温度。范围-45~205℃
  CapacitanceDifferentialPressureTransmitter01-Eastsensor
  隔膜的次要功能作为一个板两电容器提供了一个方便的位移测量方法。由于电容导体之间的距离分隔成反比,在低压侧的电容会增加,高压侧的电容会降低:
  一个连接到该电池电容检测电路采用高频交流激励信号测量的两部分之间的电容不同,转化为直流信号,最终成为代表压力仪表输出信号。这些压力传感器精度高、稳定、坚固耐用。一个有趣的特点,本设计采用两–隔离膜片过程流体压力转移到一个单一的传感膜片,通过内部的“填充液”–是固体框架界的两个隔离膜片,没有一个能力传感膜片超过其弹性极限运动。
  如图所示,高压隔离膜片被推向金属框架,将其运动传感膜片通过填充液。如果太多的压力施加到那边,隔离膜片将仅仅是“扁平化”对胶囊的固体骨架和停止移动。这正限制隔离膜片的运动,它不可能在传感膜片施加更多的力量,即使是应用流体压力增加的过程。使用隔离膜片和填充流体的运动传递到传感膜片,用于其他款式的差压传感器,给现代差压仪表耐过压损坏。应该指出的是,液体填充液的使用的关键是这个耐压设计。为了准确翻译传感膜片施加的压力成比例的电容,它必须不接触周围的导电金属框架。为了使任何隔膜是对超压保护,但是,它必须与坚实的支撑限制进一步的旅行。因此,非接触式的需要(电容)和接触(过压保护)是相互排斥的,使得它几乎不可能与一个单一的传感膜片执行功能。使用填充流体从隔离膜片传感膜片压力传递让我们单独的电容测量功能(传感膜片)的超压保护功能(隔离膜片)使隔膜可能是一个单独的目的优化。
  一种基于差动电容传感器压力仪表的经典例子是1151型电容式差压变送器,在下面的照片中所示的组合形式:
  通过从发射机拆卸四个螺栓,我们能够从压力舱去掉两法兰,使隔离膜片普通视图:
  特写照片显示了一个隔离膜片结构,它不像传感膜片的设计非常灵活。在膜片的金属同心波纹让它轻易弯曲和施加的压力,通过硅发射过程流体压力填充液弦传感膜片的差动电容电池内:
  相同的差动电容传感器内部(显示在半切罗斯蒙特模型1151传感器切割锯)显示隔离膜片,传感膜片,和连接在一起的港口:在这里,左侧的隔离膜片是清楚的看到比右边的隔离膜片。在这张照片中明显的特征是左边的隔膜和内部金属框架之间的小间隙,与宽敞的房间中,传感膜片驻留。
  回想这些内部空间通常被填充液,其目的是为了从压力传递到传感膜片隔离膜片。如前所述,坚固的金属框架限制各隔离膜片的旅行在这样一种方式,高压隔离膜片的“底”在金属框架在传感膜片可以推过去的弹性极限。在这种方式中,传感膜片免受损害是由超压因为隔离膜片是根本不允许再移动。电容式差压变送器本身的措施,应用其两侧压差。按照这一功能,这种压力仪表有两个螺纹孔,流体可以施加压力。后一部分,在本章将阐述对电容式差压变送器的效用。所有的电子电路将传感器的差动电容为代表的压力是住在蓝色的结构上面的胶囊和法兰电子信号的必要。一个现代的差动电容式压力传感器的工作原理实现3051型电容式差压变送器:
  正如大多数电容式差压变送器为例,该仪器具有两个端口通过流体压力可以应用到传感器。反过来,只响应的传感器,在港口之间的压力差。差动电容传感器的建设是这一特定压力的仪器越来越复杂,随着传感的两个隔离膜片的平面垂直的平面膜片。这种“平面”设计比传感器的老风格更紧凑,更重要的是它将传感膜片法兰螺栓应力。
电容式差压变送器原理

  要特别注意传感器组件不是嵌入在固体金属框架与原罗斯蒙特设计案例。相反,传感器组件与框架相对孤立的,只有两个毛细管连接到隔离膜片连接。这样,金属框内法兰螺栓应力施加在传感器几乎没有影响。
  一个模型3051s剖面模型(“超级模块”)电容式差压变送器显示这一切看起来在现实生活中:
  过程流体压力施加到隔离膜片(S)转移到填充液的毛细管内,输送压力在差动电容传感器的绷紧的隔膜。像经典1151的设计,我们看到的填充液进行多功能:
  填充液保护脆弱敏感膜与不洁净的或腐蚀性的工艺流体接触
  填充液允许隔离膜片为敏感膜提供过压保护
  填充液提供了一种差动电容电路函数常数介电常数介质
     
       总之,看来电容式差压变送器原理也是比较复杂的,单纯看文字也是相当枯燥,大家最好是对照自己实际工作中的电容式变送器来看,这样可能就会更加生动,也更加容易理解了,如有技术疑问,欢迎直接联系我们!
 

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