壓力變送器工作原理

壓力變送器被測介質的兩種壓力通入高、低兩壓力室，作用在δ元件(即敏感元件)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。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。和的工作原理和差壓變送器相同，所不同的是低壓室壓力是大氣壓或真空。

A/D轉換器將解調器的電流轉換成數(shù)字信號，其值被微處理器用來判定輸入壓力值。微處理器控制變送器的工作。另外，它進行傳感器線性化。重置測量范圍。工程單位換算、阻尼、開方，，傳感器微調等運算，以及診斷和數(shù)字通信。

本微處理器中有16字節(jié)程序的RAM，并有三個16位計數(shù)器，其中之一執(zhí)行A /D轉換。

D/A轉換器把微處理器來的并經(jīng)校正過的數(shù)字信號微調數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)可用變送器軟件修改。數(shù)據(jù)貯存在EEPROM內，即使斷電也保存完整。

數(shù)字通信線路為變送器提供一個與外部設備(如275型智能通信器或采用HART協(xié)議的控制系統(tǒng))的連接接口。此線路檢測疊加在4-20mA信號的數(shù)字信號，并通過回路傳送所需信息。通信的類型為移頻鍵控FSK技術并依據(jù)BeII202標準。

特點

●精度高；
●穩(wěn)定性好；
●二線制(特殊可四線制)；
●固體元件，接插式印刷線路板；
●小型、重量輕、堅固抗振；
●量程、零點外部連續(xù)可調；
●正遷移可達500%；負遷移可達600%；
●阻尼可調；
●單向過載保護特性好；
●無機械可動部件，維修工作量少；
●全系列統(tǒng)一結構，零部件互換性強；
●接觸介質的膜片材料可選擇；
   (316L、TAN、HAS-C、MONEL等耐腐蝕材料)
●防爆結構,全天候使用；
●智能HART現(xiàn)場總線協(xié)議。

功能參數(shù)

●使用對象：液體、氣體和蒸氣
●測量范圍：0-0.08kPa至0-40MPa
●輸出信號：4~20mA DC (特殊可為四線制)
   220V  AC供電，0~10mA  DC輸出
●供電電源：12~45V  DC，一般為24V  DC
                       (見圖2負載特性)

●負載特性：與供電電源有關，在某一電源電壓時帶負載能力見圖3，負載阻抗RL與電源電壓Vs關系式為：RL≤50(Vs-12)
●指示表：指針式線性指示0~100%刻度以及LCD液晶式顯示。
●防爆等級： a：隔爆型         (Exd ⅡBT5或Exd ⅡCT6)
                          b：本安型         ( Exia ⅡCT6或Ex ib ⅡCT6)
●量程和零點：外部連續(xù)可調
●正負遷移：零點經(jīng)過正遷移或負遷移后，量程、測量范圍的上限值和下限值的值，均不能超過測量范圍上限的100%。
                  zui大正遷移量為zui小調校量程的500%；zui大負遷移量為zui小調校量程 的600%
●溫度范圍：工作溫度范圍：－20~+88℃，(LT型為：－25~+70℃)
灌充硅油的測量元件：－40~+104℃
法蘭式變送器灌充高溫硅油時：+15~+315℃，普通硅油：－40~+149℃
●靜壓：4、10、25、32MPa
●濕度：相對濕度為0~100%RH
●容積變化量：＜0.16cm3
●阻尼(階躍響應)：充硅油時，一般在0.2s到1.67s之間連續(xù)可調

技術數(shù)據(jù)

(不帶遷移，在標準工作條件下，充硅油，316不銹鋼隔離膜片)
●精確度：+(-)0.075%
●死區(qū)：無(≤0.1%)
●穩(wěn)定性：六個月內不超過zui大量程的基本誤差值
●振動影響：在任意軸向上，振動頻率為200Hz時，誤差為測量范圍上限的±0.05%/g
●電源影響：小于輸出量程的0.0059%/V
●負載影響：電源如果穩(wěn)定，則負載沒有影響

其它

●隔離膜片：316L不銹鋼，哈氏合金C-276，蒙乃爾合金，鈦或鉭
●排氣/排液閥：316不銹鋼，哈氏合金C，蒙乃爾合金
●法蘭和接頭：316不銹鋼，哈氏合金C或蒙乃爾合金
●接觸介質“0”形環(huán)：丁腈橡膠，氟橡膠
●灌充液：硅油或惰性油
●螺栓：316L不銹鋼
●電子殼體材料：低銅鋁合金
●引壓連接線：法蘭NPT1/4中心距54mm；接頭NPT1/2或M20×1.5陽螺紋球錐面密封，帶
                              接頭時中心距50.8、54、57.2mm(NPT錐管螺紋符合GB/T12716-91)
●信號線連接孔：G1/2
●重量：3.5kg(標準型,不包含選件)

現(xiàn)場導線連接圖與電路方框圖

智能型電路方框圖

壓力變送器的選型

1、變送器要測量什么樣的壓力

　　先確定系統(tǒng)中測量壓力的zui大值，一般而言需要選擇一個具有比zui大值還要大1.5倍左右的壓力量程的變送器。這主要是在許多系統(tǒng)中，尤其是水壓測量和加工處理中，有峰值和持續(xù)不規(guī)則的上下波動，這種瞬間的峰值能破壞壓力傳感器。持續(xù)的高壓力值或稍微超出變送器的標定zui大值會縮短傳感器的壽命，這樣做還會使精度下降。于是可以用一個緩沖器來降低壓力毛刺，但這樣會降低傳感器的響應速度。所以在選擇變送器時要充分考慮壓力范圍、精度與其穩(wěn)定性。

2、什么樣的壓力介質

　　黏性液體、泥漿會堵上壓力接口，溶劑或有腐蝕性的物質會不會破壞變送器中與這些介質直接接觸的材料。以上這些因素將決定是否選擇直接的隔離膜及直接與介質接觸的材料。

3、變送器需要多大的精度

　　決定精度的有，非線性，遲滯性，非重復性，溫度、零點偏置刻度，溫度的影響。但主要由非線性，遲滯性，非重復性，精度越高，價格也就越高。

4、變送器的溫度范圍

　　通常一個變送器會標定兩個溫確段，其中一個溫度段是正常工作溫度，另外一個是溫度補償范圍，正常工作溫度范圍是指變送器在工作狀態(tài)下不被破壞的時候的溫度范圍，在超出溫度補償范圍時可能會達不到其應用的性能指標。

　　溫度補償范圍是一個比工作溫度范圍小的典型范圍。在這個范圍內工作變送器肯定會達到其應有的性能指標。溫度變從兩方面影響著其輸出，一是零點漂移，二是影響滿量程輸出。如：滿量程的+/-X%/℃，讀數(shù)的+/-X%/℃，在超出溫度范圍時滿量程的+/-X%，在溫度補償范圍內時讀數(shù)的+/-X%，如果沒有這些參數(shù)，會導至在使用中的不確定性。變送器輸出的變化到度是由壓力變化引起的，還是由溫度變化引起的。溫度影響是了解如何使用變送器時復雜的一部分。

5、需要得到怎樣的輸出信號

　　mV、V、mA及頻率輸出數(shù)字輸出，選擇怎樣的輸出取決于多種因素，包括變送器與系統(tǒng)控制器或顯示器間的距離，是否存在“噪聲”或其他電子干擾信號，是否需要放大器，放大器的位置等。對于許多變送器和控制器間距離較短的OEM設備采用mA輸出的變送器為經(jīng)濟而有效的解決方法。

　　如果需要將輸出信號放大，采用具有內置放大的變送器。對于遠距離傳輸或存在較強的電子干擾信號采用mA級輸出或頻率輸出。

　　如果在RFI或EMI指標很高的環(huán)境中除了要注意到要選擇mA或頻率輸出外還要考慮到特殊的保護或過濾器。

6、選擇怎樣的勵磁電壓

　　輸出信號的類型決定選擇怎么樣的勵磁電壓。許多變送器有內置的電壓調節(jié)裝置，因此其電源電壓范圍較大。有些變送器是定量配置，需要一個穩(wěn)定的工作電壓，因此，工作電壓決定是否采用帶有調節(jié)器的傳感器，選擇傳送器時要綜合考慮工作電壓與系統(tǒng)造價。

7、是否需要具備互換性的變送器
　　確定所需的變送器是否能夠適應多個使用系統(tǒng)。一般來講這一點很重要，尤其是對于OEM產品。一旦將產品送到客戶手中那么客戶用來校準的花銷是相當大的。如果產品具有良好的互換性，那么即使改變所用的變送器也不會影響整個系統(tǒng)的效果。

8、變送器超時工作后需要保持穩(wěn)定度
　　大部分變送器在經(jīng)過超額工作后會產生“漂移”，因此很有必要在購買前了解變送器的穩(wěn)定性，這種預先的工作能減少將來使用中會出現(xiàn)的種種麻煩。

9、變送器的封裝

　　變送器的封裝，往往容易忽略是它的機架，然而這一點在以后使用中會逐漸暴露出其缺點。在選購變送器時一定要考慮到將來變送器的工作環(huán)境，濕度如何，怎樣安裝變送器，會不會有強烈的撞擊或振動等。

10、在變送器與其它電子設備間采用怎樣的連接

　　是否需要采用短距離連接？若是采用長距離連接，是否需要采用一個連接器？