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          電容式差壓變送器的靜壓誤差分析
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          電容式差壓變送器的靜壓誤差分析

          時間:2014-10-22

          摘要:實際生產中差壓變送器使用較為廣泛,為此要求學生能夠對電容式差壓變送器進行校驗。電容式差壓變送器本身存在一定的靜壓誤差,通過對電容式差壓變送器原理的分析,發現靜壓誤差產生的原因,并對其進行試驗。qDf壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器

           
          1 電容式差壓變送器的原理
              電容式差壓變送器是應用變電容原理工作的, 先將壓力的變化轉換為電容量的變化,然后進行測量。利用彈性元件受壓變形來改變可變電容器的電容量,從而實現壓力———電容的轉換。
              電容式差壓變送器由測量環節和轉換環節組成。測量環節用來感受被測壓力并將其轉換成電容量的變化; 轉換環節將電容量的變化轉換成標準電流信號。電容式傳感器的基本工作原理可以用平板電容器來說明。設兩極板相互覆蓋的有效面積為A,兩極板間的距離為d,極板間介質的介電常數為綴,在忽略板極邊緣影響的條件下,平板電容器的電容量C 為C=綴A/d。
              由以上公式可以看出,綴、A、d 三個參數都直接影響著電容量C 的大小。如果保持其中兩個參數不變,而使另外一個參數改變,則電容量就將發生變化。如果變化的參數與被測量之間存在一定函數關系, 那被測量的變化就可以直接由電容量的變化反映出來。所以電容式傳感器可以分為三種類型:改變極板面積的變面積式,改變極板距離的變間隙式,改變介電常數的變介電常數式。
           
          差動電容膜盒
           
             電容式差壓變送器的原理圖如圖1 所示。傳感器有左右兩個固定極板,在兩個固定極板之間是彈性材料制成的測量膜片,作為電容的中央動極板。在測量膜片兩側的空腔中充滿硅油,硅油可以均勻地把力作用到感壓膜片上。電容式差壓變送器的結構可以有效地保護測量膜片, 當差壓過大并超過允許測量范圍時, 測量膜片將平滑地貼靠在凹球面上, 因此測量膜片不易損壞。與力矩平衡式差壓變送器相比,電容式差壓變送器沒有杠桿傳動機構,因而尺寸緊湊,密封性與抗振性好,測量精度高,可達0.2 級。
           
          2、靜壓誤差
              差壓變送器的校準通常是在負壓室通大氣的壓力下進行的,但是一旦差壓變送器安裝到現場實際使用時,往往是在正、負壓側同時通入一定的工作壓力, 這時會發現零位和滿量程會出現一定的偏移。我們把差壓變送器的這種正、負同時通入相同靜壓得到的零位輸出,偏離大氣校驗時的誤差稱為靜壓誤差。差壓變送器的靜壓誤差直接影響到差壓變送器的綜合誤差。差壓變送器的綜合誤差E 大體上由三個部分組成, 儀表本身的測量精度Ac、環境溫度變化帶來的誤差T、靜壓變化帶來的誤差Sp,根據系統誤差確定方法可知差壓變送器的綜合誤差:
           
          QQ截圖20141022092419.gif
           
              由此可見, 靜壓誤差對于差壓變送器來說是一個非常重要的影響。當應用差壓變送器測量流量時,如果不對靜壓誤差進行補償或校正,將會給流量的測量帶來較大的影響。例如,用差壓式流量計測量流量,在常用壓力條件下,靜壓誤差為±0.5%FS,如果未進行調整投入運行,實際靜壓誤差為7.1%FS,而在相對流量較小時這種影響更大。
           
          3、1151 電容式差壓變送器的校驗
              為了提高學生的動手能力,運用理實一體化的教學模式,實訓中采用1151 電容式差壓變送器。現將1151 電容式差壓變送器校驗的實訓過程簡述如下。
              首先認識1151 電容式差壓變送器,包括外形、銘牌等相關內容,加深學生的直觀認識;然后學會使用精密數字壓力計并且能夠正確連接精密數字壓力計, 運用精密數字壓力計顯示壓力和電流信號的大小;對精密數字壓力計和1151 電容式差壓變送器進行電路連接,兩者采用兩線制連接方式;對1151 電容式差壓變送器進行校驗;處理實訓數據;非常后是設備復位整理;除此之外還專門強調文明操作加強學生的安全意識。
           
          4、靜壓誤差產生的原因與試驗
             電容式差壓變送器的核心部分是一個球面電容器。在測量膜片的左右兩室中充滿了硅油, 當隔離膜片分別承受高壓和低壓時, 硅油的不可壓縮性和流動性將壓力傳遞給測量膜片的左右面上。因為測量膜片在焊接前有一定的預張力, 當差壓為零時,測量膜片的左右面非常平整,兩側的電容量完全相等,電容量差值為零;當兩側有差壓時,高壓側電容量與低壓側電容量不同,測出電容量的差值便可得到被測差壓的數值。
              測量膜片有效面積的變化、測量膜片預張力的變化會直接影響到靜壓誤差的產生。對于電容式差壓變送器來說,隨著通入壓力的增加,測量膜片的形變增大,其繃緊的程度也在增加,這就使得測量膜片隨著靜壓的增大而不斷繃緊, 從而使電容式差壓變送器在使用時,不可避免地會產生靜壓誤差。此外,變送器長時間使用后,造成正、負壓室膜盒有效面積不相等,變送器在重裝或改變范圍后,影響膜片的預緊力,都會帶來靜壓誤差。
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