壓力變送器作為精密測量利器,已經(jīng)被廣泛運(yùn)用于各行業(yè),特別是工業(yè)生產(chǎn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。市場上美、德、日等國占據(jù)主導(dǎo)地位,對我國發(fā)展構(gòu)成潛在制約。因此,研發(fā)并生產(chǎn)自主知識產(chǎn)權(quán)的高穩(wěn)定性和高精度壓力變送器至關(guān)重要。
1、壓力變送器概述
傳感器輸出信號多樣化,需借助電路轉(zhuǎn)成標(biāo)準(zhǔn)信號。壓力變送器即在此基礎(chǔ)上,將液體壓力信號轉(zhuǎn)為標(biāo)準(zhǔn)信號,其中絕壓變送器、表壓變送器和差壓變送器是常見類型。絕壓變送器適用于大氣壓影響較小的環(huán)境,如真空精餾塔;表壓變送器以大氣壓代替絕對真空,適用范圍更廣;差壓變送器則用于測量壓力差。
1.1 壓力變送器主體結(jié)構(gòu)
目前主流壓力變送器主要由傳感器、測量膜盒和接口與處理電路三部分組成。壓力傳感器與測溫傳感器共同封裝于測量膜盒頂部,由兩片密封法蘭夾持形成測量部分,將現(xiàn)場壓力信號轉(zhuǎn)為電信號。電子線路板、液晶顯示屏、接線端子構(gòu)成接口與處理電路,負(fù)責(zé)放大傳感器輸出信號、模數(shù)轉(zhuǎn)換、實(shí)時(shí)顯示數(shù)據(jù)以及輸出標(biāo)準(zhǔn)信號。
1.2 壓力變送器分類
按測量原理可分為電容式壓力變送器、諧振式壓力變送器以及單晶硅壓力變送器等。
①電容式壓力變送器
其工作原理為流體壓差通過介質(zhì)傳遞至內(nèi)部金屬電容極板,引發(fā)極板變形,從而改變電容量,經(jīng)電路處理后得到壓力信號。例如,美國艾默生公司的羅斯蒙特1151系列產(chǎn)品,經(jīng)過國內(nèi)儀表制造商的研究和探索,準(zhǔn)確度等級已從0.5級提升至0.1級。
②諧振式壓力變送器
其原理為擴(kuò)散硅薄膜在壓差作用下產(chǎn)生形變,導(dǎo)致內(nèi)部諧振梁頻率變化;流體壓差傳遞至內(nèi)部單晶硅諧振梁,產(chǎn)生相應(yīng)頻率信號;經(jīng)電路處理后得到壓力信號。
③單晶硅壓力變送器
其主體結(jié)構(gòu)為惠斯通電橋,外部壓差通過介質(zhì)傳遞至內(nèi)部電橋,因壓阻效應(yīng),電橋產(chǎn)生隨壓力變化的阻值,通過電路檢測電橋輸出即可獲得壓力信號。單晶硅壓力變送器具有輸出靈敏度高、信號量大、回差極小及電路設(shè)計(jì)簡潔可靠等優(yōu)勢。