上仪集团分享压力变送器是如何工作的
压力变送器的工作原理是将传感器感应到的微弱非电量(即压力变量)转换成为可传输的标准化信号输出,同时将其放大,以供应指示报警仪、记录仪、调节器等二次仪表进行测量、指示和过程调节。以下是对其工作原理的详细解释:
一、压力传感
压力传感器:压力变送器的核心部分是压力传感器,它直接接触被测介质(气体或液体)。压力传感器通常由压电材料、应变片或压力膜片等组成,这些材料能感受到施加在其上的压力。
应变片传感器:通过应变片的应变变化来感知压力。应变片通常粘贴在一个弹性膜片上,当压力施加在膜片上时,膜片变形,导致应变片的电阻发生变化,电阻变化转化为电信号。
压电传感器:使用压电材料(如石英)来感应压力。当压力施加在压电材料上时,会产生电荷,这些电荷被转换为电信号。
二、信号调理与转换
信号调理:传感器产生的原始信号通常是非常微弱的,需要经过放大和调理以提高其精度和稳定性。这一过程包括信号的放大、滤波、补偿等,以确保信号的准确性和可靠性。
信号转换:将调理后的信号转换为标准的电信号输出。常见的标准输出包括420mA电流信号(广泛应用于工业自动化中,因为它具有较好的抗干扰能力)、010V电压信号(用于一些需要高分辨率的应用)以及数字信号(如HART协议、Profibus、Modbus等,允许更复杂的数据传输和通信功能)。
三、信号输出与应用
信号输出:经过转换的电信号被送到控制系统、显示器或其他设备,用于监测、控制和记录压力变化。
应用场景:压力变送器广泛应用于各种工业自动化和过程控制系统中,如石油、化工、电力、冶金、制药等行业。
四、压力变送器的类型
电容式压力变送器:当压力直接作用在测量膜片的表面时,会使膜片产生微小的形变。测量膜片上的高精度电路将这个微小的形变变换成为与压力成正比的高度线性、与激励电压也成正比的电压信号。然后,采用专用芯片将这个电压信号转换为工业标准的420mA电流信号或者15V电压信号。
扩散硅压力变送器:被测介质的压力直接作用于传感器的膜片上(不锈钢或陶瓷),使膜片产生与介质压力成正比的微位移,导致传感器的电阻值发生变化。通过电子线路检测这一变化,并转换输出一个对应于这一压力的标准测量信号。
陶瓷压力变送器:压力直接作用在陶瓷膜片的前表面,使膜片产生微小的形变。厚膜电阻印刷在陶瓷膜片的背面,连接成一个惠斯通电桥(闭桥)。由于压敏电阻的压阻效应,使电桥产生一个与压力成正比的高度线性、与激励电压也成正比的电压信号。
应变式压力变送器:应变片是一种将被测件上的应变变化转换成为一种电信号的敏感器件。它是压阻式应变变送器的主要组成部分之一。电阻应变片应用*多的是金属电阻应变片和半导体应变片两种。
综上所述,压力变送器通过其内部的敏感元件和传感原件以及测量转换电路将压力变量转换为标准化的电信号输出,从而实现对压力的测量、监测和控制。