当前课程知识点：轮机自动化 > 第四章 传感器和变送器 > 第二节 > 4.2_3 电动差压变送器
同学们好
下面我们介绍电动差压变送器
电动差压变送器将被测量的物理量
转化为4~20的标准电流输出信号
目前在船舶机舱中主要以
电容式电动差压变送器为主
电容式差压变送器的基本组成
可用如图的方框图表示
它分成测量部件和转换放大电路两部分
输入差压Δpi作用于测量部件的感压膜片
使其产生位移
从而使感压膜片即呢可动电极
与两固定电极所组成的差动电容器
之电容量呢发生变化
此电容变化量由电容 电流转换电路
转换成直流电流信号
电流信号呢与调零信号的代数和
同反馈信号进行比较
其差值呢送入放大电路
经放大得到变送器的输出电流Io
电容式差压变送器的整个结构
无机械传动与调整装置
它采用差动电容作为检测元件
并用全封闭焊接的方式将测量部分进行固体化
因此呢仪表结构呢简单
整机性能呢稳定 可靠
且具有较高的精度
下面我们介绍呢测量部件
测量部件的作用是把被测差压Δp
转换成电容量的变化
其核心呢是差动电容敏感元件
差动电容敏感元件呢包括中心感压膜片可动电极
正 负压侧弧形电极是固定的电极
电极引线
正压侧 负压侧隔离膜片和基体等
如图所示
在差动电容敏感元件的空腔内充有硅油
用以传递压力
中心感压膜片和其两边的正 负压侧
弧形电极形成电容CH和CL
当作用在正 负压侧隔离膜片上的压力相等时
CH和CL呢相同
差动电容敏感元件将测量室分割成正 负压室
当正 负压室引入的被侧压力P+和P-
作用于正 负压侧隔离膜片上时
P+和P-呢通过硅油的传递
分别引入到中心感压膜片的两侧
P+和P-之差即呢Δp
使中心感压膜片呢产生位移
从而呢使中心感压膜片
与其两边弧形电极的间距不相等
结果呢使一个电容CH的容量呢减小
另一个电容CL的容量呢增加。
由于膜片的位移呢很小小于呢0.1mm
如果呢不考虑边缘电场的影响
测量膜片和两边弧形电极构成的电容CH和CL
可近似地看作平行板电容器
若取两电容量之差与两电容量和的比值
则有呢下列关系
其中呢K1和K2呢为比例系数
由这个公式可以得出如下结论
一呢差动电容的相对变化值
与Δp呢成线性关系
可以通过转换电路将这一相对变化值
转换为与Δp成线性关系的标准电流信号
差动电容的相对变化值
与介电常数呢ε呢无关
从原理上消除了
填充介质介电常数的变化引起的测量误差
转换放大电路的作用是将上述
差动电容的相对变化值
转换成标准的电流输出信号
此外
还具有零点调整 量程调整
正负迁移和阻尼调整等功能
下面我们介绍转换放大电路
其原理框图如图所示
该电路包括电容 电流转换电路
及放大电路两部分
电容 电流转换部分主要有振荡器
解调器 振荡控制放大器
它的作用是将差动电容的相对变化值
成比例地转换成差动电流信号Ii
并实现非线性补偿功能
放大电路部分主要有前置放大器
调零与零点迁移电路
量程调整电路 功放与输出限制电路等组成
该部分电路的作用是将差动电流Ii进行放大
并输出呢4～20的直流电流
具体的电路原理呢比较复杂
在这里呢不进行详细分析
下面我们介绍
电容式差压变送器零点和量程的调整
典型的电容式差压变送器是1151系列变送器
下面将以此为例说明电容式差压变送器
零点和量程的调整方法
首先呢我们介绍气路与电路连接
左侧图中所示呢为气路与电路连接方法
气路连接的目的呢是给变送器呢提供被测信号
信号的大小呢由气动定值器调定
变送器呢电气壳体上有4个接线端子
上部呢两个标有Signal字样
接电源
下部呢有两个标有Test字样
是接内阻小于8Ω的电流表
也可不接
切勿将电源呢接到Test端子
否则呢将会损坏仪表
变送器电源要根据负载特性进行选择
1151电容式变送器的负载特性如右图所示
由负载特性可知
变送器的电源电压为12～45VDC
对应不同的电源电压
负载范围呢为0～1650Ω
若电源电压为24VDC
则负载电阻呢应为500Ω
下面我们介绍零点和量程的调整方法
在变送器的转换电路中设有两个电位器
分别用于调整零点和量程
它们位于电气壳体的铭牌后面
移开铭牌即可调整
调零电位器旁呢标有Z
量程电位器旁呢标有R
如图所示
当输入信号不变时
顺时针转动两个电位器
均使变送器的输出电流呢增大
逆时针转动呢则使输出呢减少
设量程范围呢为Δpmin到Δpmax
则零点和量程的调整方法的步骤呢如下
首先使Δp等于Δpmin下限值
调整呢调零电位器
直到呢变送器输出呢为4mA
然后呢使Δp呢等于Δpmax
调整呢量程电位器
直到变送器输出呢为20mA
重复步骤1和2
直到呢Δpmin至Δpmax测量范围
与4～20mA标准输出呢相对应
除零点和量程调整外
放大器板的焊接面还有一个线性
调整电位器和阻尼调整电位器
线性调整电位器已在出厂调到了最佳状态
一般不在现场调整
阻尼调整电位器用来抑制由被测压力的
高频变化而引起的输出快速波动
其时间常数在0.2s和1.67 s之间
出厂时
阻尼器调整到逆时针极限的位置上
时间常数为0.2s
最好选择最短的时间常数
时间常数调节不影响变送器的零点和量程
可在现场进行阻尼调整
以上是对电动差压变送器的介绍
谢谢大家
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