讲得最透彻的电容式差压变送器原理带图
压力和差压变送器详细详解使用说明书
压力和差压变送器详细使用说明（一）差压变送器原理与使用本节根据实际使用中的差压变送器主要介绍电容式差压变送器。
1. 差压变送器原理压力和差压变送器作为过程控制系统的检测变换部分，将液体、气体或蒸汽的差压(压力)、流量、液位等工艺参数转换成统一的标准信号(如DC4mA～20mA 电流)，作为显示仪表、运算器和调节器的输入信号，以实现生产过程的连续检测和自动控制。
差动电容式压力变送器由测量部分和转换放大电路组成，如图1.1所示。
图1.1 测量转换电路图1.2 差动电容结构差动电容式压力变送器的测量部分常采用差动电容结构，如图1.2所示。
中心可动极板与两侧固定极板构成两个平面型电容H C和L C。
可动极板与两侧固定极板形成两个感压腔室，介质压力是通过两个腔室中的填充液作用到中心可动极板。
一般采用硅油等理想液体作为填充液，被测介质大多为气体或液体。
隔离膜片的作用既传递压力，又避免电容极板受损。
当正负压力(差压)由正负压导压口加到膜盒两边的隔离膜片上时，通过腔室内硅油液体传递到中心测量膜片上，中心感压膜片产生位移，使可动极板和左右两个极板之间的间距不相对，形成差动电容，若不考虑边缘电场影响，该差动电容可看作平板电容。
差动电容的相对变化值与被测压力成正比，与填充液的介电常数无关，从原理上消除了介电常数的变化给测量带来的误差。
2. 变送器的使用（1）表压压力变送器的方向低压侧压力口（大气压参考端）位于表压压力变送器的脖颈处，在电子外壳的后面。
此压力口的通道位于外壳和压力传感器之间，在变送器上360°环绕。
保持通道的畅通，包括但不限于由于安装变送器时产生的喷漆，灰尘和润滑脂，以至于保证过程通畅。
图1.3为低压侧压力口。
图1.3 低压侧压力口（2）电气接线①拆下标记“FIELD TERMINALS”电子外壳。
②将正极导线接到“PWR/COMN”接线端子上，负极导线接到“-”接线端子上。
注意不得将带电信号线与测试端子（test）相连，因通电将损坏测试线路中的测试二极管。
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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5
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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26
（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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17
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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18
讨论：
①当s=δ /2 时
差压变送器
将 调 整 矢 量 角 和 改 变馈 动 圈 匝 数 结 合 起 来最 大 与 最 小 量 程 比 可： 反 ， 达 3.8 3 : 1 11.4 : 1
• （三）低频位移检测放大器 作用：将副杠杆上检测片的微小位移S转换成直流输出电流I0.
时 ， 因 差 动 变 压 器 上部 分 磁 路 的 磁 阻 增 大互 半 ，
• •
2、低频放大器 由振荡器、整流滤波及功率放大器三部分组成。
（1）振荡器
它是一个采用变压器耦合的LC振荡电路 。由变压器原边电感LAB和电容C4构成并 联谐振回路。
固有频率为： f0 1 2 LAB C 4
B
A
为F2和F3 F2带 动 副 杠 杆 逆 时 针 转 动 检 测 片 靠 近 差 动 变 压 器
变送器信号传输方框图如下:
F0 L0
Pi
A
Fi
L1 L2
F1
tan
L3
Mi
M0
K1
S
I0
K2
Mf Lf
FfΒιβλιοθήκη KfA 膜 片 有 效 作 用 面 积 ； L1 , L2 Fi , F1到 主 杠 杆 支 点 的 力 臂 ； H L3 , L0 , L f F2 , F0，F f 到 副 杠 杆 支 点 的 力 臂 ； M
F2
由 杠 杆 系 统 受 力 图 可， 各 项 力 矩 为 ： 知 M i F2 L3 L3 F 1 tan L3 L1 Fi LL tan 1 3 APi tan L2 L2 M 0 F0 L0 M f Lf F f Lf K f I0
变送器-带图片课件
压力变送器
高精度大气压力、温度一体化变送器。
智能数字电路补偿，使用温域宽，防浪涌电压和极性反 相保护，抗干扰设计，灵敏度高，温漂小，可配现场 LCD显示 。
卫生型压力变送器
无线压力变送器
无线压力变送器，是一款具有液晶显示、信号无 线传输和菜单设置功能的高精度智能型仪表。
差压变送器 接线方法：
数字化电容压力/差压变送器 结构图如下：
该变送器核心部件采用十六位单片机，其强 大的功能和高速的运算能力保证了变送器的 优良品质。软件中应用了数字信号处理技术， 使其具有优良的抗干扰能力和零点稳定性， 且具备零点自动稳定跟踪能力（ZSC）和温 度自动补偿能力（TSC）。 强大的界面功能无需手操器保证了良好的交 互性。数字液晶显示表头能够显示压力、温 度、电流三种物理量，及0～100%模拟指示， 按键操作能方便地在无标准力源的情况下完 成零点迁移、量程设定、阻尼设定等基本的 参数设置，而且可以重新对变送器进行标定， 极大地方便了现场调试。 S-PORT串行通信口通过专用转接模块直接与 计算机通信，上位机界面可以完成比按键操 作更多的功能。接专用RS485模块可以实现 数字信号远传，或构建RS485工业局域网。 信号转换，信号采集与处理及电流输出控制 采用了一体化设计，使结构更加紧凑可靠。
广泛用于室外测温、 通讯机房、智 能楼宇、地铁、商场、图书馆、过程 控制等。特别用于需要高精度和高温 的测量场合。特别针对高温，防尘， 防水要求的工业应用场合。
双显示温湿度变送器
外形尺寸：
接线方法：
手持式温湿度变送器 接线方法：
外形尺寸：
用途： 传感、变送一体化设计，适用于暖通级室内 环境的温湿度测量，可手持或插入式测量。
两线制4mA~20mA电流远传
压力和差压变送器详细详解使用说明书
压力和差压变送器详细使用说明（一)差压变送器原理与使用本节根据实际使用中的差压变送器主要介绍电容式差压变送器。
1. 差压变送器原理压力和差压变送器作为过程控制系统的检测变换部分，将液体、气体或蒸汽的差压（压力)、流量、液位等工艺参数转换成统一的标准信号(如DC4mA～20mA 电流），作为显示仪表、运算器和调节器的输入信号，以实现生产过程的连续检测和自动控制。
差动电容式压力变送器由测量部分和转换放大电路组成,如图1。
1所示。
图1。
1 测量转换电路图1。
2 差动电容结构差动电容式压力变送器的测量部分常采用差动电容结构,如图1.2所示。
中心可动极板与两侧固定极板构成两个平面型电容H C和L C。
可动极板与两侧固定极板形成两个感压腔室,介质压力是通过两个腔室中的填充液作用到中心可动极板。
一般采用硅油等理想液体作为填充液，被测介质大多为气体或液体。
隔离膜片的作用既传递压力,又避免电容极板受损。
当正负压力(差压）由正负压导压口加到膜盒两边的隔离膜片上时，通过腔室内硅油液体传递到中心测量膜片上，中心感压膜片产生位移，使可动极板和左右两个极板之间的间距不相对,形成差动电容，若不考虑边缘电场影响，该差动电容可看作平板电容。
差动电容的相对变化值与被测压力成正比，与填充液的介电常数无关，从原理上消除了介电常数的变化给测量带来的误差.2。
变送器的使用(1) 表压压力变送器的方向低压侧压力口（大气压参考端）位于表压压力变送器的脖颈处，在电子外壳的后面。
此压力口的通道位于外壳和压力传感器之间，在变送器上360°环绕。
保持通道的畅通，包括但不限于由于安装变送器时产生的喷漆，灰尘和润滑脂，以至于保证过程通畅。
图1。
3为低压侧压力口。
图1.3 低压侧压力口(2）电气接线①拆下标记“FIELD TERMINALS”电子外壳。
②将正极导线接到“PWR/COMN”接线端子上,负极导线接到“—”接线端子上。
注意不得将带电信号线与测试端子（test）相连,因通电将损坏测试线路中的测试二极管。
变送器知识讲解PPT课件
第六页，共40页。
一、变送器原理与使用
3. 投运和零点校验 一体化三阀组与差压变送器投入运行时的操作程序
： 首先，打开差压变送器上两个排污阀，而后打开平衡阀 ，再慢慢打开二个截止阀，将导压管内的空气或污物排除 掉，关闭二个排污阀，再关闭平衡阀，变送器即可投入运 行。
差压变送器零点在线校验操作程序：先打开平 衡阀，关闭二个截止阀，即可对变送器进行零点校验 。三阀组的调整状态如下图所示。
以罗斯蒙特3051型差压变送器为例介绍差压变 送器的调零。松开电子壳体上防爆牌的螺钉，旋转防 爆牌，露出零点调节按钮。（注意，有两个按钮，一 个为零点调节按钮 （ZERO），另一个为恢复默认设 置按钮（SPAN），注意选择零点调节按钮。给变送 器加压，压力值等于4mA输出对应的压力值。按下零 点调节按钮2秒钟，检查输出是否变成4mA。带有表 头的变送器会显示“ZERO PASS”。
第十五页，共40页。
二 、变送器技术特性
四线制传输
二线制传输
第十六页，共40页。
二 、变送器技术特性
（2）二线制
对于二线制变送器，同变送器连接的导线只有两根，这两根导线同 时传输供电电源和输出信号，如图所示。可见，电源、变送器和负载 电阻是串联的。二线制变送器相当于一个可变电阻，其阻值由被测参 数控制。当被测参数改变时，变送器的等效电阻随之变化，因此流过 负载的电流也变化。
当正负压力(差压)由正负压导压口加到膜盒两边的隔离膜 片上时，通过腔室内硅油液体传递到中心测量膜片上，中心 感压膜片产生位移，使可动极板和左右两个极板之间的间距 不相对，形成差动电容，若不考虑边缘电场影响，该差动电 容可看作平板电容。差动电容的相对变化值与被测压力成正 比，与填充液的介电常数无关，从原理上消除了介电常数的 变化给测量带来的误差。
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
14
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
压力和差压变送器详细详解使用说明书
压力和差压变送器详细使用说明（一）差压变送器原理与使用本节根据实际使用中的差压变送器主要介绍电容式差压变送器。
1. 差压变送器原理压力和差压变送器作为过程控制系统的检测变换部分，将液体、气体或蒸汽的差压(压力)、流量、液位等工艺参数转换成统一的标准信号(如DC4mA～20mA 电流)，作为显示仪表、运算器和调节器的输入信号，以实现生产过程的连续检测和自动控制。
差动电容式压力变送器由测量部分和转换放大电路组成，如图1.1所示。
图1.1 测量转换电路图1.2 差动电容结构差动电容式压力变送器的测量部分常采用差动电容结构，如图1.2所示。
中心可动极板与两侧固定极板构成两个平面型电容H C和L C。
可动极板与两侧固定极板形成两个感压腔室，介质压力是通过两个腔室中的填充液作用到中心可动极板。
一般采用硅油等理想液体作为填充液，被测介质大多为气体或液体。
隔离膜片的作用既传递压力，又避免电容极板受损。
当正负压力(差压)由正负压导压口加到膜盒两边的隔离膜片上时，通过腔室内硅油液体传递到中心测量膜片上，中心感压膜片产生位移，使可动极板和左右两个极板之间的间距不相对，形成差动电容，若不考虑边缘电场影响，该差动电容可看作平板电容。
差动电容的相对变化值与被测压力成正比，与填充液的介电常数无关，从原理上消除了介电常数的变化给测量带来的误差。
2. 变送器的使用（1）表压压力变送器的方向低压侧压力口（大气压参考端）位于表压压力变送器的脖颈处，在电子外壳的后面。
此压力口的通道位于外壳和压力传感器之间，在变送器上360°环绕。
保持通道的畅通，包括但不限于由于安装变送器时产生的喷漆，灰尘和润滑脂，以至于保证过程通畅。
图1.3为低压侧压力口。
图1.3 低压侧压力口（2）电气接线①拆下标记“FIELD TERMINALS”电子外壳。
②将正极导线接到“PWR/COMN”接线端子上，负极导线接到“-”接线端子上。
注意不得将带电信号线与测试端子（test）相连，因通电将损坏测试线路中的测试二极管。
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电源 装置
变送器
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
接收 R仪表
现场
控制室
两线传输
采用两线制变送器不仅可节省大量电缆线和安装费 用，而且有利于安全防爆。因此这种变送器得到了 较快的发展。 要实现两线制变送器，必须采用活零点的电流信号。 由于电源线和信号线公用，电源供给变送器的功率 是通过信号电流提供的。在变送器输出电流为下限 值时，应保证它内部的半导体器件仍能正常工作。 因此，信号电流的下限值不能过低。国际统一电流 信号采用 4~2OmA(DC) ，为制作两线制变送器创造了 条件。
一个典型的变送器的主要性能指标如下： （1）基本误差 有?0.25% ，?0.35% ，?0.5% 三 种； （2）输出信号 4~20mA(DC)(两线制) （3）负载电阻 0~600? （在24V(DC)供电时），
0~1650? （在45V(DC)供电时）。 （4）电源电压 12~45V(DC),一般为24V(DC)。
第六节 电容式差压变送器
一、有关变送器的常识
变送器是现场仪表，其输 出信号送至控制室中，而 它的供电又来自控制室。 变送器的信号传送和供电
方式通常有如下两种 ：
1 四线制传输
供电电源和输出信号分别 用两根导线传输，如右图 所示。图中的变送器称为 四线制变送器。
电源 装置
变送器 现场
四线传输
接收 仪表
Y ? CX ? Z0 F
上式表明，在 KF>>l 的条件下，变送器输出与输入之间的 关系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。如果转换系数 C和反馈系数 F是常数，则 变送器的输出与输入将保持良好的线性关系。
变送器的输入输出特性示于
右图， xmax 和xmin 分别为被测 参数的上限值和下限值，也 即变送器测量范围的上、下 限值 (图中xmin=0),ymax和ymin 分别为输出信号的上限值和 下限值。它们与统一标准信 号的上、下限值相对应。
各种电容式压力变送器外形图
电子线 路位置
低压侧 进气口
高压侧 进气口
内部不锈钢膜片的位置
各种电容式压力变送器外形图
各种电容式压力变送器外形图 法兰
变送器包括测量部分和转换放大电路两部分，其构成方 框如图所示。输入差压? pi作用于测量部分的感压膜片， 使其产生位移，从而使感压膜片（即可动电极）与两固定 电极所组成的差动电容器之电容量发生变化。此电容变化 量由电容—电流转换电路转换成电流信号，电流信号与调 零信号的代数和同反馈信号进行比较，其差值送入放大电
3 许多模拟变送器的构成原理
许多模拟变送器的构成方框
图见右图，它包括测量部分 （即输入转换部分）、放大 器和反馈部分。测量部分用 以检测被测参数x,并将其转 换成能被放大器接受的输入
信号zi(电压、电流、位移、 作用力或力矩等信号)。反馈 部分则把变送器的输出信号y 转换成反馈信号zf，再回送至 输入端。zi与调零信号z0的代 数和同反馈信号zf进行比较， 其差值?送入放大器进放大，
并转换成标准输出信号y。
调零 零点迁移
X 测量部分zi+ z0? 放大器
y
C
_
K
zf
反馈部分 F
由下图可以求得变送器输出与输入之间的关系为:
Y ? K (CX ? Z0 ) 1 ? KF
式中，K—放大器的放大系数； F—反馈部分的反馈系数； C—测量部分的转换系数。
当满足深度负反馈的条件，即KF>>l时，上式变为:
路，经放大得到整机的输出电流 I0。
调零 零点迁移
电容
电源
ΔPi
位移 感压膜片
差动电容
变化
电容-电流 信号+ 转换电路
_
放大和输出 限制电路
Io
反馈
信号
测量部分
转换放大部分
反馈电路
电容式差压变送器构成方框图
（一）测量部分（部件）
测量部分的作用是把被测差压 ? pi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，其结构如图所示。
控制室
由于电源与信号分别传送， 因此对电流信号的零点及 元器件的功耗无严格要求。 在该传输方式中，若变送 器的一个输出端与电源装 置的负端相连，也就成了 三线制传输。
2 两线制传输
变送器与控制室之间仅用两 根导线传输。这两根导线 既是电源线，又是信号线， 如右图所示。图中的变送 器称为两线制变送器。
差动电容检测元件包括中心感压膜片 11，(即可动电 极)，正、负压侧弧形电极 12、10（即固动电极 )， 电极引线1、2、3，正、负压侧隔离膜片 14、8和基 座13、9等。在检测元件的空腔内充有硅油，用以 传递压力。感压膜片和其两边的正 ·负压侧弧形电极 形成电容Ci1和Ci2。无差压输入时， Ci1=Ci2，其电容
当测量起始点由零变为某一正值，称为正迁移；反之， 当测量起始点由零变为某一负值，称为负迁移。
变送器零点调整和零点迁移可通过改变调零信号z0的 大小来实现。当z0为负时可实现正迁移；而当z0为正 时则可实现负迁移。
二、电容式差压变送器
(见教材P142～P146) 电容式差压变送器是没有杠杆机构的变送器，它采用 差动电容作为检测元件，整个变送器无机械传动、调 整装置，并且测量部分采用全封闭焊接的固体化结构， 因此仪表结构简单，性能稳定、可靠，且具有较高的 精度。
现的。F大，量程就大；F小， 0 量程就小。有些变送器还可
以通过改变转换系数C来调整
量程。
x max
x max x
(2) 零点调整和零点迁移
零点调整和零点迁移的目的，都是使变送器输出信号 的下限值ymin 与测量范围的下限值xmin相对应。即当 x=xmin 时，使y=ymin 。在xmin =0时，为零点调整,在xmin 不等于时，为零点迁移。也就是说，零点调整使变送 器的测量起始点为零，而零点迁移则是把测量起始点 由零迁移到某一数值 (正值或负值)。
4 量程调整、零点调整和零点 迁移 变送器涉及的另一个共性问 题是量程、零点调整和零点 迁移。
y ymax
ymin 0 x min
Xmax x
(1) 量程调整
量程调整 (即满度调整)的
y
目的是使变送器输出信号的
ymax
上限值ymax与测量范围的上限 值xmax 相对应。即当x=xmax 时， 使y=ymax。量程调整通常是通 过改变反馈系数F的大小来实 y min