简述新型自动调零压力变送器的实现过程

电子设计 2018-11-12 4608

描述

在制造化纤、橡胶和塑料等产品的机械设备中，常使用压力变送器来测量过程的流体压力，压力变送器一般意义上的压力变送器主要由测压元件传感器（也称作压力传感器）、测量电路和过程连接件三部分组成。它能将测压元件传感器感受到的气体、液体等物理压力参数转变成标准的电信号（如4~20mADC等），以供给指示报警仪、记录仪、调节器等二次仪表进行测量、指示和过程调节。压力变送器的被测介质的两种压力通入高、低两压力室，低压室压力采用大气压或真空，作用在δ元（即敏感元件）的两侧隔离膜片上，通过隔离片和元件内的填充液传送到测量膜片两侧。压力变送器是由测量膜片与两侧绝缘片上的电极各组成一个电容器。当两侧压力不一致时，致使测量膜片产生位移，其位移量和压力差成正比，故两侧电容量就不等，通过振荡和解调环节，转换成与压力成正比的信号。

这种自动调零压力变送器主要由以下部件组成：感压头、感压元件、引压孔、与感压元件相连接的进行信号转换的应变计、弹性体、直径为 0.3mm的金属毛细管、包裹毛细管的螺纹杆。其中，感压元件为由高弹性的合金材料制成的感压弹性元件，或是采用经应力释放和硬度提升，并经过真空热处理和真空钛碳化物镀膜处理的15~5PH的不锈钢Armoloy涂层感压膜片，两者均具有良好的耐高温性能。感压元件焊接于感压头上，并与毛细管相连接，毛细管上端为弹性体。

调节器
图1 自动调零压力变送器结构示意图

其中：101——感压弹性元件，102——引压孔，104——纹杆，105——弹性体，106——应变计，107——自动调零（Auto-Zero）放大电路。

这种具有自动调零功能的智能型高温熔体压力变送器，是将组成全桥的应变计粘贴在毛细管的一端膜片上。测量时，一端膜片受压，通过介质传递到另一端粘贴好应变计的弹性体上，应变电阻随机械形变而产生阻值变化（俗称为电阻应变效应），并通过自动调零放大电路进行放大，再传输给PLC上位机控制显示或执行监控。PLC可编程逻辑控制器，一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。是工业控制的核心部分。

调节器
图2高温熔体自动调零压力变送器

其中：1——自动调零压力变送器，104——螺纹杆，105——弹性体，106——应变计，1001——感压膜片，1002——毛细管，107——自动调零（Auto-Zero）放大电路。

在实际工作过程中，被测流体的压强，通过引压孔传递到感压弹性元件，以1:1传递给贴在感压弹性元件上的弹性体及其上的应变计，由于应变电阻，组成惠斯登电桥。基于虎克定律：在弹性限度内，物体的形变跟引起形变的外力成正比。因此，在压力作用下，感压弹性元件产生微量变形，其上端的应变计感受其形变后，产生电阻效应并输出与作用压力大小成正比的电信号，经过自动调零放大电路对该电信号进行放大整合，输出标准信号和数字通信信号，利用电脑或PLC系统进行远传过程控制。

另外，自动调零压力变送器还可以测高温流体的压力。在工作过程中，流动的高温流体的压强，以1:1通过感压膜片及充满传递介质（通常是油类等实质上不能压缩的流体）的毛细管，然后经由感压头传递到贴有应变计的弹性体上。

类似蠕变补偿，自动调零压力变送器通过选用不同补偿量的应变计进行滞后补偿，实现了不锈钢压力变送器的滞后指标调整。通过匹配试验，可以保证产品的线性、滞后及蠕变性能指标控制在±0.02%F.S.以内，并可以达到GB/T7551-1997国家标准和OLMLR60国际建设中规定的C3级要求。

皓鹰的自动调零压力变送器集成度高、功耗低、灵敏度高、线性好、体积小，能在达到较高精度和稳定性的前提下，具有较强的实用性，使用时只需要通过一个按键就可以实现对产品的自动效验和修正，避免了耗费大量人力、时间及昂贵的效验设备。

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