高精度電容式壓力變送器工作原理

電容式壓力變送器

被測(cè)介質(zhì)的兩種壓力通入高、低兩個(gè)壓力室，作用在δ元件(即敏感元件)的兩側(cè)隔離膜片上，通過(guò)隔離片和元件內(nèi)的填充液傳送到測(cè)量膜片兩側(cè)。電容式壓力變送器是由測(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*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)電容量就不等，通過(guò)振蕩和解調(diào)環(huán)節(jié)，轉(zhuǎn)換成與壓力成正比的信號(hào)。電容式壓力變送器和電容式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是大氣壓或真空。電容式壓力變送器的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(kāi)方，，傳感器微調(diào)等運(yùn)算，以及診斷和數(shù)字通信。
高精度電容式壓力變送器結(jié)構(gòu)分析

壓力變送器微處理器中有16字節(jié)程序的RAM，并有三個(gè)16位計(jì)數(shù)器，其中之一執(zhí)行A /D轉(zhuǎn)換。
D/A轉(zhuǎn)換器把微處理器來(lái)的并經(jīng)校正過(guò)的數(shù)字信號(hào)微調(diào)數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)可用變送器軟件修改。數(shù)據(jù)貯存在EEPROM內(nèi)，即使斷電也保存完整。
數(shù)字通信線路為變送器提供一個(gè)與外部設(shè)備(如205型智能通信器或采用HART協(xié)議的控制系統(tǒng))的連接接口。此線路檢測(cè)疊加在4-20mA信號(hào)的數(shù)字信號(hào)，并通過(guò)回路傳送所需信息。通信的類(lèi)型為移頻鍵控FSK技術(shù)并依據(jù)BeII202標(biāo)準(zhǔn)。
高精度電容式壓力變送器特點(diǎn)

數(shù)字精度：+（-）0.075%
l 穩(wěn)定性：0.075% 60個(gè)月
l 量程比：100：1
l 測(cè)量速率：0.2S
l 小型化（2.4kg）全不銹鋼法蘭，易于安裝
l 過(guò)程連接與其它產(chǎn)品兼容，實(shí)現(xiàn)佳測(cè)量
l 世界上*采用H合金護(hù)套的傳感器（技術(shù)），實(shí)現(xiàn)了優(yōu)良的冷、熱穩(wěn)定性
l 采用16位計(jì)算機(jī)的智能變送器
l 標(biāo)準(zhǔn)4~20m.
l 支持向現(xiàn)場(chǎng)總線與基于現(xiàn)場(chǎng)控制的技術(shù)的升級(jí)
4優(yōu)勢(shì)分析

模擬型特點(diǎn)
● 精度高
● 量程、零點(diǎn)外部連續(xù)可調(diào)
● 穩(wěn)定性能好
● 正遷移可達(dá)500%、負(fù)遷移可達(dá)600%
● 二線制
● 阻尼可調(diào)、耐過(guò)壓
● 固體傳感器設(shè)計(jì)
● 無(wú)機(jī)械可動(dòng)部件、維修量少
● 重量輕（2.4kg）
● 全系列統(tǒng)一結(jié)構(gòu)、互換性強(qiáng)
● 小型化（166mm總高）
● 接觸介質(zhì)的膜片材料可選
● 單邊抗過(guò)壓強(qiáng)
● 低壓澆鑄鋁合金殼體
智能型特點(diǎn)：
●超級(jí)的測(cè)量性能，用于壓力、差壓、液位、流量測(cè)量
●數(shù)字精度：+（-）0.05%
●模擬精度：+（-）0.75%+（-）0.1%F.S
●全性能：+（-）0.25F.S
●穩(wěn)定性：0.25% 60個(gè)月
●量程比：100：1
●測(cè)量速率：0.2S
●小型化（2.4kg）全不銹鋼法蘭，易于安裝
●過(guò)程連接與其它產(chǎn)品兼容，實(shí)現(xiàn)佳測(cè)量
●世界上*采用H合金護(hù)套的傳感器（技術(shù)），實(shí)現(xiàn)了優(yōu)良的冷、熱穩(wěn)定性
●采用16位計(jì)算機(jī)的智能變送器
●標(biāo)準(zhǔn)4-20mA，帶有基于HART協(xié)議的數(shù)字信號(hào)，遠(yuǎn)程操控
●支持向現(xiàn)場(chǎng)總線與基于現(xiàn)場(chǎng)控制的技術(shù)的升級(jí)。

6分析與處理

電容式壓力變送器測(cè)量部分敏感部件采用全焊接結(jié)構(gòu)，電子線路部分采用波峰焊接和接插件安裝方式，整體結(jié)構(gòu)堅(jiān)固、耐用，故障甚少。對(duì)絕大多數(shù)使用者來(lái)就，如發(fā)現(xiàn)敏感部件出現(xiàn)故障，一般無(wú)法自行修復(fù)，應(yīng)與生產(chǎn)廠家更換其整體部件。
一、變送器測(cè)量部分的檢查
變送器測(cè)量部分產(chǎn)生的故障，都會(huì)引起變送器無(wú)輸出或輸出不正常，因此應(yīng)首先檢查變送器的測(cè)量敏感部件。
1．拆下法蘭，檢查敏感部件隔離膜片有無(wú)變形，破損和漏油現(xiàn)象發(fā)生。
2．拆下補(bǔ)償板，不取出敏感部件，檢查插針對(duì)殼體的絕緣電阻，在電壓不超過(guò)100V的情況下，絕緣電阻不應(yīng)小于100MΩ。
3．接通電路和氣路，當(dāng)壓力信號(hào)為量程上限值時(shí)，關(guān)閉氣源，輸出電壓和讀數(shù)值應(yīng)穩(wěn)定不動(dòng)。如果輸出電壓下降，則說(shuō)明變送器有泄漏，可用肥皂水檢查出泄漏部位。
二、變送器電路部分的檢查
1．接通電源，檢查變送器輸出端電壓信號(hào)的狀態(tài)。若無(wú)輸出電壓，應(yīng)首先檢查電源電壓是否正常；是否符合供電要求；電源與變送器及負(fù)載設(shè)備之間有無(wú)接線錯(cuò)誤。如果變送器接線端子上無(wú)電壓或極性接反均可造成變送器無(wú)電壓信號(hào)輸出。排除上述原因，則應(yīng)進(jìn)一步檢查放大器板線路中元件有無(wú)損壞問(wèn)題；線路板接插件有無(wú)接觸不良現(xiàn)象，可采取對(duì)照正常儀表的測(cè)量電壓與故障儀表對(duì)應(yīng)的測(cè)量電壓相比較的方法，確定故障點(diǎn)，必要的情況下可更換有故障的放大器板。在對(duì)流量型變送器檢查時(shí)，對(duì)J型放大器板應(yīng)特別要注意采取防靜電措施。
2．接通電源，在給定輸入壓力信號(hào)后，若變送器輸出過(guò)高（大于10VDC），或輸出過(guò)低（小于2.0VDC），且改變輸入壓力信號(hào)和調(diào)整零點(diǎn)、量程螺釘時(shí)輸出均無(wú)反應(yīng)。對(duì)于這類(lèi)故障，除檢查變送器測(cè)量部分敏感部件有無(wú)異常外，應(yīng)檢查變送器放大器板上“振蕩控制電路部分”工作正常與否。高頻變壓器T1-12之間正常峰值電壓應(yīng)為25~35VP-P；頻率約為32kHz。其次檢查放大器板上各運(yùn)算放大器的工作狀況；各部分的元器件有無(wú)損壞問(wèn)題等。此類(lèi)故障需要更換放大器板。
3．變送器在線路設(shè)計(jì)和工藝裝配質(zhì)量上要求都十分嚴(yán)格，在實(shí)際使用中對(duì)出現(xiàn)的線路故障，經(jīng)檢查確認(rèn)后與生產(chǎn)廠家更換其故障線路板，以確保儀表長(zhǎng)期工作的穩(wěn)定性和可靠性。
三、現(xiàn)場(chǎng)故障檢查
施工現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)的故障，絕大多數(shù)是由于使用和安裝方法不當(dāng)引起的，歸納起來(lái)有幾個(gè)方面。
1．一次元件（孔板、遠(yuǎn)傳測(cè)量接頭等）堵塞或安裝形式不對(duì)，取壓點(diǎn)不合理。
2．引壓管泄漏或堵塞，充液管里有殘存氣體或充氣管里有殘存液體，變送器過(guò)程法蘭中存有沉積物，形成測(cè)量死區(qū)。
3．變送器接線不正確，電源電壓過(guò)高或過(guò)低，指示表頭與儀表接線端子連接處接觸不良。
4．沒(méi)有嚴(yán)格按照技術(shù)要求安裝，安裝方式和現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境不符合技術(shù)要求。
以上出現(xiàn)的故障都會(huì)引起變送器輸出不正?；驕y(cè)量不準(zhǔn)確，但經(jīng)過(guò)細(xì)心檢查，嚴(yán)格按照技術(shù)要求使用和安裝，及時(shí)采取有效措施，問(wèn)題都可以排除，對(duì)不能處理的故障，應(yīng)將變送器送到實(shí)驗(yàn)室或生產(chǎn)廠家做進(jìn)一步檢查。
7技術(shù)參數(shù)

模擬量：二線制4～20mADC 
數(shù)字量：兩線制4～20mADC并疊加符合HART協(xié)議的過(guò)程變量數(shù)字信號(hào)。
電源：供電電壓12.5～45VDC
負(fù)載限制：回路大負(fù)載電阻Rmax取決于供電電壓。HART通訊要求負(fù)載電阻不低于250Ω ，不高于600Ω
通訊距離：大通訊距離為1.5Km，多站通訊多可接15臺(tái)智能變送器。
輸出顯示：四位制數(shù)字顯示、五位LCD液晶顯示、指針式。
防爆形式：本安型：ExiaII CT5; 隔爆型。
零點(diǎn)遷移范圍： 零點(diǎn)可隨意正遷移或負(fù)遷移，但不得使設(shè)定的測(cè)量范圍上下限和量程超出極限值。
溫度范圍：環(huán)境溫度：-40～85℃ （選用LCD指示表時(shí)為-20～70℃）
測(cè)量介質(zhì)溫度： -40～104℃
靜壓和單向超壓范圍： 3.45Kpa（絕壓）～31.2MPa(表壓)
相對(duì)濕度： 5～98%RH
啟動(dòng)時(shí)間： 5秒內(nèi)啟動(dòng)
容量變化量： 小于0.16cm3
阻尼調(diào)整： 時(shí)間常熟0.20～25秒
故障報(bào)警： 如傳感器或電路出現(xiàn)故障，自動(dòng)診斷功能將自動(dòng)輸出3.9或21.0mA
組態(tài)保護(hù)： 為了避免變送器的組態(tài)數(shù)據(jù)被隨意改動(dòng),可通過(guò)軟件或保護(hù)開(kāi)關(guān)鎖定存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)。