【技術解決】壓力變送器的工作原理-上海AG積分bc貸壓力傳感器

2020-04-13




壓力測量在工業中的使用正變得越來越廣泛。壓力是僅次於溫度的第二大測量變量。每年全球會生產數百萬個壓力測量儀表,以滿足客戶的需求。

那麽這些測量的目的是什麽呢?

主要目的有3個:

① 遠距離顯示壓力

② 控製回路中的壓力控製

③ 監控自動化過程中的壓力閾值



—— 壓力變送器的組成 ——


壓力變送器主要由壓力傳感器、電子電路和外殼組成。這些組件中的每一個都有特定的功能。



壓力傳感器的功能是將所測量的壓力轉換為可測量的電信號。

電子電路的功能是讀取傳感器信號,調節信號狀態(線性化,溫度效應補償,放大...),最後將其轉換為行業標準輸出信號,例如4-20毫安。
外殼的功能是將所有部件固定在一起,包括用於連接信號電纜的組件,在危險區域中使用時,提供必要的防水防塵保護以及防爆保護。





—— 壓力是如何測量的? ——

如果你仔細觀察下工業壓力傳感器,你會發現幾乎每個傳感器都使用隔膜來測量壓力。壓力的影響使膜片產生形變,並且這種形變導致電阻、電容、磁阻或產生的電壓發生變化。以下是各種壓力變送器工作原理的簡要說明


1

電阻壓力測量

電阻壓力測量可細分為電位計、應變片和壓阻壓力測量。這幾種的原理都是所測得的壓力會引起傳感器內的電阻變化。這可以通過旋轉電位計或擴展及收縮金屬或半導體應變儀應變片來完成測量。電阻變化是所測壓力的量度



2

壓電壓力測量

壓電壓力測量使用單晶石英晶體。當在一定方向上對該晶體施加壓力時,在晶體的相對表麵上會產生正電荷和負電荷。這種電荷會在晶體上產生與所測壓力成比例的電壓。該電壓可以被放大並轉換為變送器的電流輸出信號。

壓電壓力測量僅適用於測量動態至準靜態壓力。由於電荷泄漏會導致晶體電信號迅速衰減,因此無法真正測量靜壓。


3

電容式壓力測量

電容性壓力測量的原理基於金屬膜片和固體金屬板之間的電容變化。當膜片在過程壓力的影響下彎曲時,兩個板之間的距離會減小,這會增加電容器的電容。二次電子設備測量該電容並將其轉換為比例壓力信號。電容式壓力測量具有很高的靈敏度,可以測量非常低的壓力。

4

諧振線壓力測量

由磁場驅動的振蕩器電路會導致導線以其共振頻率振蕩。導線的一側牢固地固定到靜態部件,而另一側則連接到膜片。彈簧使電線預緊。由於過程壓力對隔膜的影響,金屬絲將在壓力升高時拉伸,而在壓力降低時收縮。共振頻率將相應地增加或減少。數字計數器測量諧振頻率的變化,並將其信號傳遞給微芯片,該微芯片還處理線性化補償和溫度補償。

5

感應壓力測量

感性壓力測量的原理基於由於牢固連接到壓力感測元件的鐵磁芯的位移而引起的線圈阻抗的變化。波登管可用作壓力感應元件。壓力對壓力感測元件的影響導致鐵磁芯的位移。由此導致的線圈阻抗變化與測得的壓力成正比。運用這種測量原理的典型是LVDT(線性可變差動變壓器)傳感器和可變磁阻傳感器。

6

光學壓力測量

光學傳感器使用玻璃纖維來傳輸光束。該光束的特征在於強度、頻率、相位和偏振等參數。當玻璃纖維承受過程壓力時,這些參數中的一個或多個將發生變化。這些參數的變化是所測壓力的量度。


近期發展自新千年開始以來,工業應用中的壓力變送器有了許多新的發展。電子技術的進步,尤其是其小型化,已經解決了許多問題。

新技術降低了功耗,加快了響應速度並減小了尺寸和重量。乍一看,這似乎不太重要,但對於某些工業應用來說卻非常重要。由於壓力傳感器和傳感器的功耗低,因此可以在較短間隔內執行壓力測量,這也將使得動態壓力測量應用獲得更快的響應時間。

較小的尺寸和重量對於在狹窄空間中的應用很重要,例如在汽車引擎蓋下用於測量天然氣車輛中燃油箱的容量。

除了這些改進之外,在準確性、可重複性和可靠性方麵也取得了進展。

而當今較常見的壓力測量原理包括應變片原理、 壓阻原理、壓電原理和可變電容。


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