讲得最透彻的电容式差压变送器原理(带图).57页PPT
二、电容式差压变送器
由上图可知，零点迁移后变送器的输出特性沿x坐标向右或左 平移，其斜率没有变，即变送器量程不变。进行零点迁移，在 辅以量程调整，可提高仪表的测量灵敏度。
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第二节 差压变送器
差压变送器是将液体、气体或蒸汽的压力、流量、液位等工艺 量转换成统一的标准信号，作为只是记录仪、调节器或计算机 装置的输入信号，以实现对上述变量的显示、记录或自动控制。
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（二）、测量部件
测量部件的作用是把被测差压ΔP i转换成电容量的变化。它由 正、负压测量室和差动电容检测元件（膜盒）等部分组成。
其结构图如下：
若不考虑边缘电场的影响，感压
膜片和两边固定电极构成的电容 Ci1、Ci2为：
A
A
Ci1 S 1 S 0 S
②当s<δ /2 时，因差动变压器，上半部磁路磁阻减小互感增 加
∴ ⅼe’2ⅼ>ⅼe’’2ⅼ
∴ UCD=ⅼe’2ⅼ- ⅼe’’2ⅼ>0
此③时当UsC>D与δ U/A2B同时相，因差动变压器，上半部磁路磁阻增大互感减 小
∴ ⅼe’2ⅼ<ⅼe’’2ⅼ
∴ UCD=ⅼe’2ⅼ- ⅼe’’2ⅼ<0
此时UCD与U上AB反一相页。
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1、差动变压器
差动变压器是由检测片（衔铁）、上、下罐形磁芯和四组线 圈构成。如图2-13所示，其作用是将检测片的位移s转换成相 应的电压信号uCD
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讨论：
①当s=δ /2 时
第2章变送器(2)-V3
放大转换部分
把测量部分输出的差动信号Id放大并转换成4～20mA 的直流输出电流 ，实现量程调整、零点调整和迁移、 输出限幅和阻尼调整功能
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g. 电流放大电路
把Id放大并转换成4～20mA的直流输出电流，并实现量 程调整。输出电流Io路线为：
E+→VD11→R31∥ W3 →R33→VD12→R18→VT2→VT4→RL→E－
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解调器
振荡器输出为负半周时 电流i1的路线:
• → C11 →C17→Ci1→C1→VD4、VD8→T1（2） T1（11）
电流i2的路线为: T1（12）→R7∥R9→C17→Ci2→C2→VD1VD5→R3→T1（1）
11
解调器
i2、i1以相反的方向流过C11，两者平均值之差I2-I1即为解调 器输出的差动信号Id ， i1、i2流过R6∥R8和R9∥R7产生的 电压两者平均值之和I2＋I1即为解调器输出的共模信号Ic 。 电路时间常数比振荡周期小得多，可以认为 Ci1、 Ci2 两端 电压的变化等于振荡器输出高频电压的峰一峰值UPP ,i1和i2 的平均值I1、I2如下：
VZ2除起稳压作用外，还在电源接反时，提供电流通路，
以免损坏电子器件；
C17用于电容耦合接地。
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2.扩散硅式差压变送器
检测元件——扩散硅压阻传感器
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1） 扩散硅式差压变送器构成方框图
U Z1 US K S P R4
2 R8 U 01 (1 )U S R5 RW 1
U 01 I0 R19
2-3 差压变送器
模拟式差压变送器
电容式差压变送器 扩散硅差压变送器
数字是差压变送器
1
差压变送器原理及操作ppt课件
KF
1
y min 0 x min xmax x
变送器输出输入关系
1 Y (Dx z0) F
变送器的输出与输入之间的关系仅取决于测量 部分和反馈部分的特性，而与放大器的特性几乎无关。
4
2、量程调整
——量程调整的目的是使 变送器的输出信号的上限值y与 测量范围的上限值x相对应。 量程调整的方法，通常是 改变反馈部分的反馈系数F。F
y min 0 xmax xmax x y y max
愈大，量程就愈大；F愈小，量
程就愈小。
5
３、零点调整和零点迁移 ——零点调整和零点迁移的目的，是使 变送器输出信号的下限值ymin与测量信号的 下限值xmin相对应。
y y max
零点调整
y y max
正迁移
y min
y y max
负迁移
y min 0 x min xmax x
手动零点 标注按 钮
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2、3051型变送器零点标定 使用375手操器标定： 1、连接375手操器并启动后进入菜单Display condition（显示条件） 2、点击进入Diag/Service(仪表诊断维修) 3、点击进入Calibration(校准） 4、点击进入Sensor trim(传感器设定 ) 5、Zero trim（标零设定） 此时观察显示屏输出显示是否归零，若归零则标零 点成功。 注：标定前将变送器停运并打开高、低压排污泄压 阀泄压。
三、实例分析—3051型差压变送器结构
１、工作原理
调零和迁移信号 电容 变化 差动电容 电流 信号 + 反馈 信号
位移 感压膜片
电容-电流 转换电路
放大和输出 限制电路
Iy
测量部分
电容式压力变送器原理
电容式压力变送器原理电容式压力变送器是一种广泛应用于工业控制领域的压力测量仪器。
它通过测量电容的变化来获取被测介质的压力值，并将其转化为标准电信号输出，以实现对压力的精确监测和控制。
其基本原理是利用电容量与压力之间的关系，通过变化电容的大小来反映被测介质的压力变化。
电容是指由两个电极之间形成的电场中所储存的电量。
在电容式压力变送器中，压力传感器的一个电极由一个具有弹性的隔膜构成，另一个电极则由外壳构成。
当被测介质的压力作用在隔膜上时，隔膜会发生微小的变形。
这个微小的变形会导致电极之间的距离发生变化，从而改变电容量。
通常情况下，隔膜的一侧与被测介质相连，另一侧则与空气或真空相连，形成差压。
由于电容与电极之间的距离成反比，因此差压越大，电容量就越小。
为了测量电容的变化，电容式压力变送器通常采用两种主要的测量方法：容量悬臂杆和平行板电容。
容量悬臂杆是将一个具有电容性的弹性梁（悬臂杆）与压力腔连接起来。
当压力作用于腔体时，腔体会发生微小的形变，进而改变悬臂杆的位置。
这个位置的变化会导致电容的变化。
通过测量电容变化的大小，可以得到被测介质的压力值。
平行板电容是将一个可变电容的平行板结构放置在隔膜上。
当压力作用于隔膜时，隔膜会发生微小的形变，从而改变平行板之间的距离。
通过测量电容变化的大小，可以计算出被测介质的压力值。
无论是容量悬臂杆还是平行板电容，电容式压力变送器往往需要配套使用一个信号调理器，用于将电容变化转化为标准信号输出。
信号调理器通常包括一个变压器、一个放大器和一个滤波器。
变压器用于将电容变化转化为更大的电压信号，放大器用于放大电压信号的幅值，滤波器用于去除噪声干扰，使得输出信号更加稳定和准确。
总之，电容式压力变送器利用电容量与压力之间的关系，通过测量电容的变化来获取被测介质的压力值。
它具有结构简单、精度高、使用便捷等优点，在工业控制领域得到了广泛的应用。
电容式智能差压变送器工作原理
电容式智能差压变送器工作原理发布者：admin 发布日期：2009-9-21--------------------------------------------------------------------------------DP系列智能变送器由传感器和电子线路板两部分组成，传感器部分包括：敏感元件、直接数字电容电路、温度传感器和特征化EEPROM等组成；电子线路板部分包括：微处理器、数/模信号转换器、数字通信和存储器EEPROM等几部分组成，完成压力信号到4～20mADC的转换。
以下对其原理进行简单的说明：(1) 传感器部分敏感元件：介质压力通过隔离膜片和灌充油传递到﹠室中心的测量膜片，该测量膜片是一张紧的弹性元件，用于检测在测量膜片上的差压。
测量膜片的位移与差压成正比，最大位移0.004inch（0.10mm）。
测量膜片的位置由它两侧的电容固定极板通过直接数字电容电路检测出来。
直接数字电容电路：该电路是用来将敏感元件所承受的压力转换成频率信号，并使该频率信号与压力信号成比例关系，供CPU采样使用。
温度传感器：用来测量压力传感器的工作介质温度，并将其转换为数字信号，供微处理器进行数字温度补偿。
特征化EEPROM：保存变送器温度补偿、传感器特征化曲线及特征数据和数字微调数据等。
即使关闭了电源，数据仍能完整地保存在存储器中。
EEPROM总存贮容量512字节。
(2)电子线路板部分微处理器：微处理器控制变送器的运行，对压力敏感元件通过直接数字电容电路和温度传感器对其工作压力和工作介质温度进行检测。
微处理器利用传感器特征化EEPROM中的数据进行线性化处理和补偿运算，计算出工作介质的压力值，并送往数/模转换器和HART 通信部分。
从而在原理上实现电子板与传感器的互换而不会影响变送器的输出特征。
除此之外微处理器还进行传递函数的运算、工程单位及量程的转换、阻尼调整及自诊断等功能。
存储器EEPROM：保存着通过远程、本地调整所能修改的所有组态数据。
电容式差压变送器的工作原理
电容式差压变送器是20世纪80年代研制开发的新型差压变送器，它利用单晶硅谐振传感器，采用微电子表面加工技术，除了保证±0.2%的测量精度外，还可实现抵制静压、温飘对其影响。
由于配备了低噪声调制解调器和开放式通讯协议，目前的电容式差压变送器可实现数字无损耗信号传输。
1.结构及工作原理变送器主要有检测部分和信号转换及放大处理部分组成。
检测部分由检测膜片和两侧固定弧形板组成，检测膜片在压差的作用下可轴向移动，形成可移动电容极板，并和固定弧形板组成两个可变电容器C1和C2，结构及电气原理可见图6-11。
检测前，高、低压室压力平衡，P1 =P2；按结构要求，组成两可变电容的固定弧形极板和检测膜片对称，极间距相等，C1 =C2。
当被测压力P1和P2分别由导入管进入高、低压室时，由于P1 >P2隔离膜片中心将发生位移，压迫电解质使高压侧容积变小。
当电解质为不可压缩体时，其容积变化量将引起检测膜片中心向低压侧位移，此位移量和隔离膜片中心位移量相等。
根据电工学，当组成电容的两极板极间距发生变化时，其电容量也将发生变化，即从C1=C2变为C1≠C2。
由电气原理图可知，未发生位移时，I1=I2=0；ι1+ι2=ιc；发生位移后，由于相对极间距发生变化，各极板上的积聚电荷量也发生变化，形成电荷位移，此时反映出I1≠ I2，两者之间将产生电流差，若检测出其值大小以及和压差的关系，即可求取流量。
2.变送电流与压差的关系'设：未发生位移时，按电容定义：式中K——比例常数；ε——介电常数；S——弧形板绝对面积；d0-——弧形板和可动极板之间相对平均距离。
当发生位移Δd后，仍按电容定义有：由图6-11可看出，在电动势为e，角频率为ω的高频电源驱动下，其充放电流差为：将C1和C2定义表达式带入上式，有：由推导结果可以得出，电流差和可动极板(检测膜片)中心位移成正比，由于此位移和被测压差成正比，所以电流差与被测压差以及流量均成正比。
电容式差压变送器
— 过程控制仪表及装置 — — 控制仪表和计算机控制装置 —
解调器
•
振荡器输出为正半周时
对通过差动电容 Ci1 、 Ci2 的高频电流进行半 波整流
电流i2的路线为 :
T1（2）→VD6、VD6→C2→Ci2→C17→C11→T1（11） 电流i1的路线为: T1（3）→R4→VD7、VD3→C1→Ci1→C17→R6∥R8→T1 (10） 上页
电路时间常数比振荡周期小得多，可以认为Ci1、Ci2两端 电压的变化等于振荡器输出高频电压的峰一峰值UPP i1和i2 的平均值I1、I2如下：
Ci1U PP I1 Ci1U PP f T I 2 Ci 2U PP f
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武汉工程大学电气信息学院测控教研室 武汉工程大学电气信息学院
ΔP↑ Uc ↓ （Ci2+ Ci1）↑ Ic↓
振荡器振荡幅度↓
Ic和K2的变化方向相反Id与 ΔP成线性关系
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武汉工程大学电气信息学院测控教研室 武汉工程大学电气信息学院
— 过程控制仪表及装置 — — 控制仪表和计算机控制装置 —
•
把测量部分输出的差动信号Id放大并转换 成4～20mA的直流输出电流 ，实现量程调整、 零点调整和迁移、输出限幅和阻尼调整功能
— 过程控制仪表及装置 — — 控制仪表和计算机控制装置 —
解调器
• i1、i2的平均值之差Id及两者之和Ic分别 为
I d I 2 I1 (Ci 2 Ci1 )U PP f
I c I1 I 2 (Ci 2 Ci1 )U PP f
I d I c KP K m P
压力差压变送器的结构原理与故障处理PPT课件
RL
2019/9/10
1133
3.1.电容式压力、差压变送器
整机电路
2019/9/10
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3.1.电容式压力、差压变送器
电容-电流转换电路
作用:将差动电容的相对变化值成比例地转换为差动信号Id。
Id
f
Ci2 Ci2
Ci1 Ci1
f P
解调器
电路组成:
振荡控制 放大器
2019/9/10
ST3000系统接线示意图 3322
4.压力、差压变送器调试基本知识
以1151序列电容式压力、差压变送器为例子。
量程调整范围
所有的1151变送器都可在最大量程和最大量程的1/6 范围内调整，比为6:1。如，量程范围4档时， 其可调的 范围是0—6.22kPa到37.29kPa。
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调整。
输出电流Io路线为： E+→D11→R31∥W3 →R33 → D12→R18→
R34 C11 VT2→VT4→RL→E－
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3.1.电容式压力、差压变送器
线性调整电路
利用W1产生的附加电压UC进行补偿。(R22=R23 ) 若W1=0，正负半周负载相等，则UC=0 (无补偿作用)。 若W1≠0，正负半周负载不相等，则UC≠0 (有补偿作用)
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3.2.扩散硅式压力、差压变送器
扩散硅式差压变送器的检测元件采用扩散硅压阻传感 器。由于扩散硅的制造工艺与集成电路工艺有很好的兼 容性，随着MEMS技术的突破，扩散硅变送器的使用越 来越广泛。