压力检测技术及仪表.ppt

原理与应用：以流体静力学原理来测量压力。采用水银或水为工作 液, 用U型管或单管进行测量, 常用于低压、负压或压 力差的测量。 如把压力p1一侧改为通大气P0, 则上式可改写为 单管或斜管，测压原理与U形管相同。 压电效应原理：压电材料受压时会在其表面产生电荷，其电荷量 与所受的压力成正比。 压电材料：单晶体、多晶体。 特点：结构简单、紧凑，小巧轻便，工作可靠，线性度好，频率 响应高，量程范围广。 最大压力值应不超过满量程的3/4, 在被测压力波动较 大的情况下, 最大压力值应不超过满量程的2/3。 为了保证测量精度, 被测压力最小值应不低于全量程 的1/3。 补充内容：智能式变送器 一、智能变送器的特点 应变片粘贴于被测材料上，被测材料受到外力的作用产生的应变传到应变片上，使应变片的电阻值发生变化，通过测量应变片电阻值的变化就可得知被测量的大小。 电阻值当导体两端受外施轴向力作用时，几何尺寸、电阻率都将发生变化，引起电阻值的变化。用数学式来表述其变化，将上式微分并整理后得： 电阻应变计测量电路------桥式测量电路 电桥电路的温度补偿： 环境温度变化时会引起应变片的电阻变化，对测量造成误差。 进行温度补偿消除这种误差。 两种常用的温度补偿方法： 作用：用来将压力、差压、流量、液位等被测参数转换为统一标准的信号， 以实现对这些参数的显示、记录或自动控制。 应用： 差压变送器 显示、记录或控制 配电器 测压力： 差压变送器 配电器 显示、记录控制 开方器 测流量： H ＋ － 通大气 测液位： 3.5 差压变送器 类型：电容式、压阻式、压电式。 电容式差压变送器方框图 输入差压ΔPi作用于差动电容的动极板, 使其产生位移, 从而使差动电容器的电容量发生变化。此电容变化量由电容-电流转换电路变换成直流电流信号, 此信号与反馈信号进行比较, 其差值送入放大电路, 经放大得到整机的输出电流I0 。 3.5.1 电容式差压变送器 3.5.1.1 差动电容传感器 1，2，3-电极引线； 4-负压管导入口； 5-硅油； 6-负压侧隔离膜片； 7-负压室基座； 8-负压侧固定电极； 9-可动电极； 10-正侧固定电极； 11-正压室基座； 12-正压侧隔离膜片； 13-正压管导入口 当△pi＞0，将迫使硅油向右移动，进而使可动极板向右发生微小位移△S ① 差动电容容量的相对变化值与被测差压△pi成线性关系； ② 差动电容容量的相对变化值与介电常数无关，这可大大减小温度对变送器测量精度的影响； ③ 差动电容容量的相对变化值与S0 有关，S0 越小，灵敏度越高。 作用：将差动电容的相对变化值，转换成标准的电流输出信号。此外， 还要实现零点调整、正负迁移、量程调整、阻尼调整等功能。 电路包括电容－电流转换电路及放大电路两部分。 3.5.1.2 转换放大电路 是一种变压器反馈型振荡电路，其振荡` 频率由检测电容和变压器次级绕组的电感决定。 振荡器的输出幅值由控制放大器 IC1 的输出电压决定。 ⑴ 高频振荡器 作用是向差动电容提供高频电流 ⑵ 解调和振荡控制电路 只要设法使I1+I2保持不变，即可实现电流信号Ii与电容相对变化值成线性关系。 Ii = I2 - I1 = ( I2+ I1) Ci2-Ci1 Ci2+Ci1 = K3 Ci2-Ci1 Ci2+Ci1 ① 解调器 由VD1～VD8构成 ② 振荡控制放大器 主要包括放大器 IC1，其作用是保持I1+I2不变 实现差动电容相对变化值与电流信号Ii之间的线性关系。 ⑶ 放大电路 作用：将电流信号 Ii 放大，并输出4 ~ 20mA的直流电流。 3.5.2 扩散硅式差压变送器 采用硅杯压阻传感器作为敏感元件。 硅杯是由两片研磨后胶合成杯状的硅片组成, 它既是弹性元件, 又是检测元件。 当硅杯受压时, 压阻效应使其上的扩散电阻（应变电阻）阻值发生变化, 通过测量电路把电阻变化转换成电压变化。 硅杯 扩散硅差压变送器电路原理 ： 硅杯的应变电阻通过不平衡电桥转换为电压变化 。 当变送器输入差压信号时，使硅杯受压，电桥就有不平衡电压输出，运算放大器A将此电压放大，并控制晶体管V使输出电流Io增加 。在差压变化的量程范围内，晶体管V的发射极电流Ie为3～19 mA, 故输