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3051压力变送器的测量原理

点击次数: 发布时间:2021-05-15
3051压力变送器的组成
3051压力变送器主要由压力传感器、电子电路和外壳组成。这些组件中的每一个都有特定的功能。
压力传感器的功能是将所测量的压力转换为可测量的电信号。
电子电路的功能是读取传感器信号,调节信号状态(线性化,温度效应补偿,放大...),最后将其转换为行业标准输出信号,例如4-20毫安。
外壳的功能是将所有部件固定在一起,包括用于连接信号电缆的组件,在危险区域中使用时,提供必要的防水防尘保护以及防爆保护。
 
压力是如何测量的?
如果你仔细观察下工业压力传感器,你会发现几乎每个传感器都使用隔膜来测量压力。压力的影响使膜片产生形变,并且这种形变导致电阻、电容、磁阻或产生的电压发生变化。以下是各种3051压力变送器工作原理的简要说明:
 
1.电阻压力测量
电阻压力测量可细分为电位计、应变片和压阻压力测量。这几种的原理都是所测得的压力会引起传感器内的电阻变化。这可以通过旋转电位计或扩展及收缩金属或半导体应变仪应变片来完成测量。电阻变化是所测压力的量度。
 
2.压电压力测量
压电压力测量使用单晶石英晶体。当在一定方向上对该晶体施加压力时,在晶体的相对表面上会产生正电荷和负电荷。这种电荷会在晶体上产生与所测压力成比例的电压。该电压可以被放大并转换为变送器的电流输出信号。
压电压力测量仅适用于测量动态至准静态压力。由于电荷泄漏会导致晶体电信号迅速衰减,因此无法真正测量静压。
 
3.电容式压力测量
电容性压力测量的原理基于金属膜片和固体金属板之间的电容变化。当膜片在过程压力的影响下弯曲时,两个板之间的距离会减小,这会增加电容器的电容。二次电子设备测量该电容并将其转换为比例压力信号。电容式压力测量具有很高的灵敏度,可以测量非常低的压力。
 
4.谐振线压力测量
由磁场驱动的振荡器电路会导致导线以其共振频率振荡。导线的一侧牢固地固定到静态部件,而另一侧则连接到膜片。弹簧使电线预紧。由于过程压力对隔膜的影响,金属丝将在压力升高时拉伸,而在压力降低时收缩。共振频率将相应地增加或减少。数字计数器测量谐振频率的变化,并将其信号传递给微芯片,该微芯片还处理线性化补偿和温度补偿。
 
5.感应压力测量
感性压力测量的原理基于由于牢固连接到压力感测元件的铁磁芯的位移而引起的线圈阻抗的变化。波登管可用作压力感应元件。压力对压力感测元件的影响导致铁磁芯的位移。由此导致的线圈阻抗变化与测得的压力成正比。
运用这种测量原理的典型是LVDT(线性可变差动变压器)传感器和可变磁阻传感器。
 
6.光学压力测量
光学传感器使用玻璃纤维来传输光束。该光束的特征在于强度、频率、相位和偏振等参数。当玻璃纤维承受过程压力时,这些参数中的一个或多个将发生变化。这些参数的变化是所测压力的量度。
 
近期发展:自新千年开始以来,工业应用中的3051压力变送器有了许多新的发展。电子技术的进步,尤其是其小型化,已经解决了许多问题。
新技术降低了功耗,加快了响应速度并减小了尺寸和重量。乍一看,这似乎不太重要,但对于某些工业应用来说却非常重要。由于压力传感器和传感器的功耗低,因此可以在较短间隔内执行压力测量,这也将使得动态压力测量应用获得更快的响应时间。
较小的尺寸和重量对于在狭窄空间中的应用很重要,例如在汽车引擎盖下用于测量天然气车辆中燃油箱的容量。
除了这些改进之外,在准确性、可重复性和可靠性方面也取得了进展。
而当今较常见的压力测量原理包括应变片原理、 压阻原理、压电原理和可变电容。

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