差壓變送器的工作原理

　　力學(xué)變送器的種類繁多，如電阻應(yīng)變片差壓變送器、半導(dǎo)體應(yīng)變片差壓變送器、壓阻式差壓變送器、電感式差壓變送器、電容式差壓變送器、諧振式差壓變送器及電容式加速度傳感器等。但應(yīng)用最為廣泛的是壓阻式差壓變送器，它具有極低的價(jià)格和較高的精度以及較好的線性特性。

　　差壓變送器中的是工業(yè)實(shí)踐中最為常用的一種重量變送器，其廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)自控環(huán)境，涉及水利水電、鐵路交通、智能建筑、生產(chǎn)自控、航空航天、軍工、石化、油井、電力、船舶、機(jī)床、管道等眾多行業(yè)

　　差壓變送器是測(cè)量變送器兩端壓力之差的變送器，輸出標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)（如 4~20mA、0~5V）。差壓變送器與一般的壓力變送器不同的是它們均有2個(gè)壓力接口， 差壓變送器一般分為正壓端和負(fù)壓端，一般情況下， 差壓變送器正壓端的壓力應(yīng)大于負(fù)壓段壓力才能測(cè)量。

? ? ? 差壓變送器的工作原理

　　差壓變送器的基本原理是、將一個(gè)空間用敏感元件（多用膜盒）分割成兩個(gè)腔室，分別向兩個(gè)腔室引入壓力時(shí)，傳感器在兩方壓力共同作用下產(chǎn)生位移（或位移的趨勢(shì)），這個(gè)位移量和兩個(gè)腔室壓力差（差壓）成正比，將這種位移轉(zhuǎn)換成可以反映差壓大小的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)輸出。

　　實(shí)際構(gòu)造中，敏感元件的結(jié)構(gòu)，腔室的形式，位移轉(zhuǎn)換的方式，標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)的格式 都有很多種。

　　壓力變送器是一連生產(chǎn)歷程主動(dòng)化中歷程檢測(cè)和控制體系的重要構(gòu)成部門。其作用是將壓力等被測(cè)工藝參數(shù)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電（氣）同一尺度信號(hào)，然后將此信號(hào)送至別的單位以實(shí)現(xiàn)對(duì)上述工藝參數(shù)的主動(dòng)檢測(cè)或主動(dòng)調(diào)治。智能壓力變送器布局如圖3.1 所示。

　　壓力變送器工作原理是被測(cè)介質(zhì)的兩種壓力通入高、低兩壓力室，作用在敏感元件的兩側(cè)隔離膜片上，通過隔離片和元件內(nèi)的填充液傳送到測(cè)量膜片的兩側(cè)。測(cè)量膜片與兩側(cè)絕緣片上的電極各組成一個(gè)電容器。

　　當(dāng)兩側(cè)壓力不一致時(shí)，致使測(cè)量膜片產(chǎn)生位移，其位移量和壓力差成正比，故兩側(cè)電容就不等，通過振蕩和解調(diào)環(huán)節(jié)，轉(zhuǎn)換成與壓力成正比的信號(hào)。壓力變送器和絕對(duì)壓力變送器的工作原理和差壓變送器相同，所不同的是低壓室壓力室大氣壓或真空。

　　a/d轉(zhuǎn)換器將解調(diào)器的電流轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，其值被微處理器用來(lái)判定輸入壓力值。微處理器控制變送器的工作。另外，它進(jìn)行傳感器線性化。重置測(cè)量范圍。工程單位換算、阻尼、開方，傳感器微調(diào)等運(yùn)算，以及診斷和數(shù)組通信。

　　電容式壓力變送器工作原理

　　當(dāng)壓力直接作用在測(cè)量膜片的表面，使膜片產(chǎn)生微小的形變，測(cè)是膜片上的高精度電路將這個(gè)微小的形變變換成為與壓力成正比的高度線性、與激勵(lì)電壓也成正比的電壓信號(hào)，然后采用專用芯片將這個(gè)電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的4-20mA電流信號(hào)或者1-5V電壓信號(hào)。

　　由于測(cè)量膜片采用標(biāo)準(zhǔn)話集成電路，內(nèi)部包含線性及溫度補(bǔ)償電路，所以可以做到高精度和高穩(wěn)定性，變送電路采用專用的兩線制芯片，可以保證輸出兩線制4-20mA電流信號(hào)，方便現(xiàn)場(chǎng)接線。

　　擴(kuò)散硅壓力變送器工作原理

　　被測(cè)介質(zhì)的壓力直接作用于傳感器的膜片上（不銹鋼或陶瓷），使膜片產(chǎn)生與介質(zhì)壓力成正比的微位移，使傳感器的電阻值發(fā)生變化，和用電子線路檢測(cè)這一變化，并轉(zhuǎn)換輸出一個(gè)對(duì)應(yīng)于這一壓力的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量信號(hào)。

　　陶瓷壓力變送器工作原理

　　壓力直接作用在陶瓷膜片的前表面，使膜片產(chǎn)生微小的形變，厚膜電阻印刷在陶瓷膜片的背面，連接成一個(gè)惠斯通電橋（閉橋），由于壓敏電阻的壓阻效應(yīng)，使電橋產(chǎn)生一個(gè)與壓力成正比的高度線性、與激勵(lì)電壓也成正比的電壓信號(hào)。

　　應(yīng)變片式壓力變送器工作原理

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　　電阻應(yīng)變片是一種將被測(cè)件上的應(yīng)變變化轉(zhuǎn)換成為一種電信號(hào)的敏感器件。它是壓阻式應(yīng)變變送器的主要組成部分之一。電阻應(yīng)變片應(yīng)用最多的是金屬電阻應(yīng)變片和半導(dǎo)體應(yīng)變片兩種。金屬電阻應(yīng)變片又有絲狀應(yīng)變片和金屬箔狀應(yīng)變片兩種。通常是將應(yīng)變片通過特殊的粘和劑緊密的粘合在產(chǎn)生力學(xué)應(yīng)變基體上，當(dāng)基體受力發(fā)生應(yīng)力變化時(shí)，電阻應(yīng)變片也一起產(chǎn)生形變，使應(yīng)變片的阻值發(fā)生改變，從而使加在電阻上的電壓發(fā)生變化。

　　差壓變送器故障診斷方法

　　除了回顧故障發(fā)生前的打火、冒煙、異味、供電變化、雷擊、潮濕、誤操作、誤維修等情況；以及觀察回路的外部損傷、導(dǎo)壓管的泄漏，回路的過熱，供電開關(guān)狀態(tài)等現(xiàn)象外，還應(yīng)通過檢測(cè)來(lái)診斷故障。

　　1 ．?dāng)嗦窓z側(cè)：將懷疑有故障的部分與其他部分分割開來(lái)，查看故障是否消失，如果消失，則可確定故障在此處。否則可進(jìn)行下一步查找，如：智能差壓變送器不能正常 Ha 性遠(yuǎn)程通訊，可將電源從儀表本體中斷開

　　用現(xiàn)場(chǎng)另加電源的方法為變送器通電進(jìn)行通訊，以查看是否疊加有約 Zk - HZ 的電磁信號(hào)而干擾通訊。

　　2 ．短接檢測(cè)：在保證安全的情況下，將相關(guān)部分回路直接短接，如：差壓變送器輸出值偏小，可將導(dǎo)壓管斷開，從一次取壓閥外將差壓信號(hào)直接弓 l 到差壓變送器雙側(cè)，觀察變送器輸出，以判斷導(dǎo)壓管路有無(wú)堵、漏及連通性。

　　3 ．替換檢測(cè)：更換懷疑有故障的部分，判斷故障部位。如：懷疑變送器電路板發(fā)生故障，可臨時(shí)更換一塊，以確定原因。

　　4 ．分部檢側(cè)：將測(cè)皿回路分割成幾個(gè)部分（如：供電電源、信號(hào)輸出、信號(hào)變送、信號(hào)檢測(cè)），按各部分分別檢查，由簡(jiǎn)至繁，由表及里，縮小范圍，找出故障位置。 三、常見故障檢修

　　1 ．輸出過大的可能原因和解決方法：

　?。?l ）導(dǎo)壓管。檢查導(dǎo)壓管是否泄漏或堵塞；檢查截止閥是否全開；檢查氣體導(dǎo)壓管內(nèi)是否有液體，液體導(dǎo)壓管內(nèi)是否有氣休；檢查變送器壓力容室內(nèi)有無(wú)沉積物。

　　（ 2 ）變送器的電氣連接。檢查變送器的傳感器組件連接情況．保證接插件接觸處清潔；檢查 8 號(hào)插針是否可靠接表殼地。 ．‘

　?。?3 ）變送器電路故障。用備用電路板代換檢查、判斷有故障的電路板及更換有故障的電路板。

　　（ 4 ）檢查電源的輸出是否符合所需的電壓值。

　　2 ．輸出過小或無(wú)輸出的可能原因和解決方法：

　　（ 1 ）導(dǎo)壓管。檢查導(dǎo)壓管是否泄漏或堵塞；檢查液體導(dǎo)壓管內(nèi)是否有氣體；檢查變送器壓力容室內(nèi)有無(wú)沉積物；檢查截止閥是否開全，平衡閥是否關(guān)嚴(yán)。

　?。?2 ）變送器的電氣連接。檢查變送器傳感器組件的引出線是否短接；檢查 8 號(hào)插針是否可靠接表殼地；保證接插件接觸處清潔；檢查各調(diào)節(jié)螺釘是否在控制范圍內(nèi)。

　?。?3 ）接線回路。檢查加到變送器上的電壓是否正常；檢查回路是否短路或多點(diǎn)接地。

　?。?4 ）變送器電路故障。同樣也可用備用電路板替代來(lái)判斷分析有故障的電路板或更換有故障的電路板。

　　3 ．輸出不穩(wěn)定可能原因和解決方法：

　　（ l ）接線回路。檢查回路是否有間歇性短路、開路或多點(diǎn)接地現(xiàn)象；檢查加到變送器上的電壓是否合適；

　?。?2 ）被測(cè)液體波動(dòng)。調(diào)整電路的阻尼作用的大小。

　?。?3 ）檢查氣體導(dǎo)壓管內(nèi)是否有液休，液體導(dǎo)壓管內(nèi)是否有氣體。

? ? ? ? （ 4 ）保證接插件接觸處清潔，檢查傳感器組件的接地情況。

　?。?5 ）用備用電路板替代有故障的變送器電路板來(lái)判斷故障及更換有故障的電路板。

　　由于差壓變送器與壓力變送器測(cè)量應(yīng)用上的相通性，本文中有些方法也同樣適用干壓力變送器的故障診斷。