自动检测技术3.压力测量(下)

222()(2)rRRRRRRＲΔＲ而22rRRB极上宽度为dr，长度为2πr的环形窄带与A极初始位置电容量:∵0002rrdrdCdR[0，b]上积分000020022ln/2brrbdrdrCRdrRd•求解CA图中点划线为挠曲平面，其宽度为dr’，长度为2πr’的环形窄带与动膜片初始位置间电容量为''02rArdrdCy)'(422raTppyLH膜片挠度(变形量)a积分[0，b]0AH0ACCC=C+C位移电容转换00CCCCCAAL4.4.2电容式压力（差压）变送器精度可达±0.075％。可测压力、差压、绝对压力、带开方器的差压（流量测量）以及高差压、微差压、高静压。灵敏度高：利于微压测量。ΔＣ/Ｃ相对变化量大:30～50％输出信号大、抗干扰能力强。环境适应性强，工作稳定性优良。抗过载能力强，过载消除后可恢复正常工作。特点：优点安装方位有影响；存在分布电容的影响；测量膜片工作特性存在非线性。制造难度大：(微位移：0.1mm)，加工精度要求高。开环误差按1：1传递。膜片微小蠕变、测量电路误差影响整机性能。特点：缺点陶瓷电容压力传感器（变送器）传感器基底和膜片都采用陶瓷，衬底和膜片电极构成电容，中间无传递液，压力直接作用在陶瓷膜片上。其优点是安装位置无影响，无污染，抗腐蚀性好、温漂小、过载能力强，可测量低微压力；缺点差压传感器制作困难。硅电容压力传感器（变送器）对称的差动电容被刻蚀到单晶硅片上，压力使硅片弯曲，电容器两极间的距离发生了改变，传感器的电容值相应的也变了。这种传感器兼有电容式和硅传感器的优点，国内外都是研究热点，并有相关产品，如富士、沈阳传感器研究所等都在研究生产，具有很大发展前景。张治国等，硅电容压力传感器敏感器件的研究，微纳电子技术，2004（11）：39~42MRNL2AAlRM012线圈中的电感为：总磁阻为：4.4.3电感式压力（差压）变送器（1）工作原理N：线圈匝数；RM磁路中的总磁阻，1/H0220ANL4.4.3电感式压力（差压）变送器（1）工作原理220ANL初始电感02002ANL当衔铁上移Δδ时：0230000001()........1LL同理衔铁下移Δδ时：230000001()........1LL020000002()ANLLLL4.4.3电感式压力（差压）变送器（1）工作原理当衔铁上移Δδ时，L1的气隙减小：230000........LLL2的气隙增加Δδ：230000........LL........2503000LL差动式结构：非线性降低灵敏度提高1倍①K系列压力变送器结构测量膜片隔离膜片引压接口固定电极及电感线圈灌充液(硅油、氟油)可动衔铁外壳变气隙型差动式自感传感器（2）结构ABB型号264ds•精度：0.075%；•范围：0.05~16000kPa；•最大工作压力：210bar；•通讯协议：HART4~20mA现场总线；4.4.3电感式压力（差压）变送器4.4.4振弦式压力（差压）变送器振弦的固有频率f0Tlf210l：振弦的有效长度，m；ρ：振弦的线密度（单位长度的质量），kg；T：作用在可动部件上的张力。4.4.4振弦式压力（差压）变送器1—振弦；2—金属管；3—磁铁；4—绝缘垫；5—夹紧装置；6—初始张力弹簧；7—垫圈；8—过载弹簧；9—液体通道；10—基座法兰；11—高压侧膜片；12—低压侧膜片；13—本体；14—法兰垫圈；15—引线（至振荡器）4.4.4振弦式压力（差压）变送器•精度：0.05%•4~20mAHART现场总线；•测量范围宽，高压达数百公斤，低压至十几毫米水柱•可动部件少，过载压力保护简单EJA硅谐振压力变送器EJA（川仪横河）硅谐振压力变送器采用微电子加工技术（MEMS)在一个单晶硅芯片表面的中心和边缘制作两个形状、尺寸、材质完全一致的Ｈ形状的谐振梁，谐振梁在自激振荡回路中作高频振荡。单晶硅片的上下表面受到的压力不等时，将产生形变，导致中心谐振梁因压缩力而频率减小，边缘谐振因受拉伸力而频率增加。4.5压力表的选择、校验和安装4.5.1压力表的选择4.5.2压力表的校验gmmAp)(10Ａ、m0：活塞截面积、质量；ｍ：砝码的质量；p：被测压力。b阀处可接标准压力表。活塞式压力计4.5压力表的选择、校验和安装4.5.3压力表的安装（1）取压口的选择原则：①取压口要选在被测介质直线流动的管段部分，不要选在管道弯曲、分叉及流束形成涡流的地方。②当管道中有突出物（如温度计套管）时，取压口应在突出物的上游方向一侧。③取压口处在管道阀门、挡板之前或之后时，其与阀门、挡板的距离应大于2D及3D（D为管道内径）。压力表的安装④流体为液体介质时，取压口应开在管道横截面的下侧部分，以防止介质中气泡进入压力信号导管，引起测量延迟，但也不宜开口在最低部，以防沉渣堵塞取压口。⑤如果是气体介质，取压口应开在管道横截面上侧，以免气体中析出液体进入压力信号导管，产生测量误差，但对水蒸气压力测量时，由于压力信号导管中总是充满凝结水，所以应按液体压力测量办法处理。（２）压力信号导管安装①为了减小管道阻力而引起的测量迟延，导管总长一般不应超过60m，内径一般在6~10mm。②应防止压力信号导管内积水（当被测介质为气体时）或积气（被测介质为液体时），以避免产生测量误差，因此对于水平敷设的压力信号导管应有3%以上的坡度。③当压力信号管路较长并需要通过露天或热源附近时，还应在管道表面敷设保温层，以防管内介质汽化或结冰。为检修方便，在取压口到压力表之间应装切断阀，并应靠近取压口。（３）压力表的安装①压力表应安装在易观察和检修的地方。②安装地点应避免振动、高温、潮湿和粉尘等影响。③测量蒸汽压力时应加凝液管，以防高温蒸汽直接与测压元件接触；测量腐蚀性介质压力时，应加装充有中性介质的隔离罐等。总之针对具体情况，要采取相应的防护措施。④压力表连接处要加装密封垫，一般低于80℃及2MPa压力，用石棉纸板或铝片，温度和压力更高时用退火紫铜或铅垫。另外还要考虑介质影响。参考文献•沙占友等《集成化智能传感器原理与应用》•叶湘滨等《传感器与测试技术》•周继明等《传感器技术与应用》•樊尚春，《传感器技术及应用》，北京航空航天大学出版社•赵凯华、罗蔚菌，《力学》，高等教育出版社•张耀锋、孙以材，基于BP神经网络温度补偿的压力传感器无线数据采集系统，2007•张春晓等，扩散硅压力变送器的精密温度补偿，传感器技术，2001（4）：5~7•张治国等，硅电容压力传感器敏感器件的研究，微纳电子技术，2004（11）：39~42