電容式壓力變送器原理
電容式壓力變送器是在20世紀(jì)70年代初由美國*先投放市場的,是一種開環(huán)檢測儀表,具有結(jié)構(gòu)簡單、過載能力強(qiáng)、可靠性好、測量精度高、體積小、重量輕、使用方便等一系列優(yōu)點(diǎn),目前已成為*受歡迎的壓力、差壓變送器。其輸出信號也是標(biāo)準(zhǔn)的4-20mA(DC)電流信號。
電容式壓力變送器原理是先將壓力的變化轉(zhuǎn)換為電容量的變化,然后進(jìn)行測量的。
在工業(yè)生產(chǎn)過程中,差壓變送器的應(yīng)用數(shù)量多于壓力變送器,因此,以下按差壓變送器介紹,其實(shí)兩者的原理和結(jié)構(gòu)基本上相同。
電容式差壓變送器原理圖
1-隔離膜片;2,7-固定電極;3-硅油;4-測量膜片;5-玻璃層;6-底座;8-引線
上圖是電容式差壓變送器的原理圖,將左右對稱的不銹鋼底座的外側(cè)加工成環(huán)狀波紋溝槽,并焊上波紋隔離膜片。基座內(nèi)側(cè)有玻璃層,基座和玻璃層中央有孔道相通。玻璃層內(nèi)表面磨成凹球面,球面上鍍有金屬膜,此金屬膜層有導(dǎo)線通往外部,構(gòu)成電容的左右固定極板。在兩個固定極板之間是彈性材料制成的測量膜片,作為電容的中央動極板。在測量膜片兩側(cè)的空腔中充滿硅油。
當(dāng)被測壓力p1、p2分別加于左右兩側(cè)的隔離膜片時,通過硅油將差壓傳遞到測量膜片上,使其向壓力小的一側(cè)彎曲變形,引起中央動極板與兩邊固定電極間的距離發(fā)生變化,因而兩電極的電容量不再相等,而是一個增大、另一個減小,電容的變化量通過引線傳至測量電路,通過測量電路的檢測和放大,輸出一個4-20mA的直流電信號。
電容式差壓變送器的結(jié)構(gòu)可以有效地保護(hù)測量膜片,當(dāng)差壓過大并超過允許測量范圍時,測量膜片將平滑地貼靠在玻璃凹球面上,因此不易損壞,過載后的恢復(fù)特性很好,這樣大大提高了過載承受能力。與力矩平衡式相比,電容式?jīng)]有杠桿傳動機(jī)構(gòu),因而尺寸緊湊,密封性與抗振性好,測量精度相應(yīng)提高,可達(dá)0.2級。