为了更好的了解压力变送器的作用,我们将从压力变送器的分类和压力变送器的应用领域来分析其在工业过程控制中发挥的主要作用。
压力变送器的分类
由三氧化二铝陶瓷组成,当传感器感受到压力时,两个导板之间的距离发生变化,导致电容发生变化。通过振荡电路,电容变化可以转换为电压信号,电容即压力可以测量。
陶瓷电容式压力变送器具有良好的热稳定性,耐过载可达测量范围的100倍以上,无液体传输压力,无填充液体,无工艺污染,因此广泛应用于食品、医药等行业。此外,干陶瓷膜片不受安装位置的影响。有些陶瓷压力传感器有特殊的调节电路,可以直接输出0.5~4.5V的电压信号。虽然压力传感器的范围不同,但输出信号的幅值相同。也就是说,0.5V对应于传感器测得的最小压力,4.5V对应于最大压力,其他中间点与测得的压力呈线性关系。例如,当压力为零时,-0.1~1MPa压力传感器的理论输出为0.86V。
扩散硅压力变送器的核心测量元件是利用扩散过程形成电阻,并将其连接到惠斯通电桥,然后向电桥供电。当压力作用于敏感元件时,电阻值发生变化,并产生与作用压力成比例的线性输出信号。一些传感器使用硅油传递压力。当外部压力作用于不锈钢隔离膜片时,硅油传输到扩散硅压力传感器,导致电桥输出电压的变化。
扩散硅压力传感器具有非线性误差小、压力滞后小的优点,缺点是对温度变化敏感。因此,154N传感器采用激光电阻调制技术对温度和范围进行补偿,改善了输出信号的温度特性。
金属电容压力变送器
罗斯蒙特公司采用金属电容传感器制造了1151差压变送器。现在国内很多厂家的差压变送器都是参照1151制造的。金属电容式差压传感器的原理是被测介质的两种压力进入高压室和低压室,作用于传感元件两侧的隔膜,并通过隔膜和填充在元件中的硅油传递到测量隔膜两侧。电容器由测量隔膜和两侧绝缘片上的电极组成。当两侧的压力不一致时,测量膜片会发生位移,位移与压差成正比,因此两侧的电容就会不相等,并通过振荡和解调环节将其转换成与压力成正比的信号。该信号可以是电压,也可以是频率和脉冲。金属电容传感器具有结构简单、灵敏度高、过载能力强、动态响应特性好、对高温、辐射等恶劣条件适应性强等优点。缺点是输出是非线性的,并且存在压力滞后。寄生电容和分布电容对传感器的灵敏度和测量精度影响很大,很难达到较高的精度。
压力变送器产品广泛应用于钢铁、化工、造纸、污水处理、自来水、热力、电力、食品、有色等行业。
除了测量压力外,压力变送器还可以有许多用途,例如使用差压变送器测量流速,以及使用液体的重力测量液位(静液压液位计)。
测量流量
除了测量两个被测压力的差压外,差压变送器还可以与各种节流元件(如孔板)配合测量介质流体的流量。
测量液位
静液压液位变送器的工作原理是,液体中某一点的静压与该点到液面的距离成正比,即P=ρgh。其中:P测点的压力(压力),ρ-介质密度,g-重力加速度,h-测点到液位的高度。对于确定的介质ρ,g是常数,因此从测量点到液位的位置变化仅与测量的P压力(压力)有关。
测量开放容器中的液位时,需要使用压力变送器。在测量密闭压力容器的液位时,我们可以考虑使用两个压力变送器或一个差压变送器,即一个下限和一个上限,并且可以减去它们的输出信号来测量液位。此时,一般选用差压变送器。当容器中的液位和压力恒定时,它也可以用来测量介质的密度。
为了适应工业和自动控制的发展,压力变送器未来的技术发展趋势将是实现低功耗、数字化、智能化、网络化、专业化、高精度、高适应性和高安全性。