壓力計量測試技術(shù)ppt課件

1、壓力計量 測試技術(shù),一、概 述,一、概 述,質(zhì)量和安全的保證,垂直并且均勻作用在單位面積上的力稱為“壓強”,國際單位 : Pa.,壓力的概念,工程技術(shù)上一般稱其為“壓力” 。,(1623-1662),帕斯卡（Pascal，Blaise），法國數(shù)學(xué)家、物理學(xué)家、近代概率論的奠基者。他建立的直覺主義原則對于后來一些哲學(xué)家，如盧梭和伯格森等都有影響 物理學(xué) :“帕斯卡定律” “加在密閉流體任一部分的壓強，必然按照其原來的大小由流體向各個方向傳遞?！?（液壓機械的理論基礎(chǔ) ） 哲學(xué)：思想錄 “人只不過是一根蘆葦， 是自然界最脆弱的東西，但他是一根有思想的蘆葦。” 計算機領(lǐng)域：“機械式加法機” 世界上第

2、一臺機械式數(shù)字計算機 ，PASCAL語言 。,(1623-1662),實際生活和生產(chǎn)中有不同的壓力概念,(1)大氣壓力：大氣壓力是地球表面上空氣柱的重量所產(chǎn)生的壓力。 符號：PB表示 影響因素：氣象情況、海拔高度和地理緯度 單位：hPa 測量儀表：氣壓表,托里拆利 16081647,托里拆利 16081647,托里拆利（16081647）：意大利物理學(xué)家、數(shù)學(xué)家 ， 托里拆利試驗: 1643,與維維尼亞完成了著名的發(fā)現(xiàn)大氣壓力的試驗，后稱托里拆利試驗。在實驗中還發(fā)現(xiàn)了當(dāng) 氣壓變化時，水銀柱的高度也隨之變化，據(jù)此原理發(fā)明了水銀壓力計.(我們是生活在大氣組成的海底之下的 ) 并由此掀起了有關(guān)實驗和

3、理論工作的熱潮，使得歐洲物理學(xué)界的研究活動為之一新。 托里拆利特別強調(diào)處理力學(xué)問題時數(shù)學(xué)與實驗的重要性,(2)表壓力：如果測壓儀表所指示的壓力是以大氣壓力為零起算的壓力，則稱其為表壓力。 符號PG 領(lǐng)域：工程中,(3)絕對壓力：是指不附帶任何條件的全壓力，它等于大氣壓力和表壓力之和。 PAPB十PG 如：液體、氣體和蒸汽所處空間的全部壓力。,(4)真空壓力：當(dāng)絕對壓力小于大氣壓力時，大氣壓力與絕對壓力之差 PHPBPA 又稱：疏空壓力，負(fù)壓力、真空度。,(5)差壓（壓差）：兩個相關(guān)壓力之差。 符號P 注意：基準(zhǔn)點任意且相同,不同壓力間的關(guān)系,壓力的單位,1工程大氣壓,(6)靜壓： 不隨時間變化

4、或隨時間變化緩慢的壓力。 例如：對于管道流動由管壁處所測壓力，均為靜壓值。 壓頭（靜水頭）：過去常用液柱高度表示靜壓。,(7)動壓： 隨時間做快速變化的壓力。通常是指流體單位體積所具有的動能大小 1/22 流體密度；v流體運動速度。 又稱動壓頭。,壓力流量 關(guān)系 流體的壓力是流量計量中一個極為重要的參數(shù)，壓力測量修正，流量計量的準(zhǔn)確度的保證。 差壓式流量計就是利用測量節(jié)流件兩端的壓力差來實現(xiàn)流量計量的,壓力測量系統(tǒng)的分類,靜重式,彈性式,遠(yuǎn)傳式,靜 重 式,液柱式壓力計,活塞式壓力計,U型管 單管 斜管 鐘罩 環(huán)天平,測壓力 測真空 單活塞 雙活塞 圓柱形活塞 球形活塞,彈簧管式 膜片式 膜盒

5、式 波紋管式,彈性式,遠(yuǎn)傳式,電阻式 電感式 電容式 振弦式,二、靜 重 式壓力計,液柱式壓力計,原理 誤差來源,液柱式壓力計的原理,原理：利用液柱所產(chǎn)生的壓力與被測壓力平衡,封液： 水、酒精、水銀,液柱式壓力計的誤差來源,（1）環(huán)境溫度變化的影響,封液影響,標(biāo)尺長度影響,精密測量時考慮,（2）重力加速度變化的影響,封液標(biāo)準(zhǔn)高度,（3）毛細(xì)現(xiàn)象造成的影響,（4）安裝、讀數(shù)、刻度等方面的誤差,酒精：D=3mm；水銀：D=8mm,海拔緯度,海拔高度,體積膨脹系數(shù),三、彈性式壓力計,三、彈性式壓力計 彈簧管壓力計,單圈彈簧管壓力計,結(jié)構(gòu)：彈簧管、齒輪傳動機構(gòu)、指針、刻度盤,特點： 精度等級：普通型：

6、 級；精密：0.10.5 級。 測量范圍：真空109 工作范圍：1/31/2量程；（波動小，2/3量程） 注意：防塵、防爆、防腐等問題，并要定期校驗。,彈性式壓力計,膜式壓力計,膜片式測量腐蝕性介質(zhì)、非凝固、非結(jié)晶介質(zhì) 膜盒式測量氣體的微壓和負(fù)壓,特點 精度：2.5 級 測量范圍： 膜片式：真空或0-6x106Pa 膜盒式：0-4x104Pa,波紋管式壓力計,特點：常與剛度大于其幾倍的彈簧使用,其性能主要是由彈簧決定，常在受壓下使用（受壓與受拉相比線性輸出更大）。 用途：測量流量和液位。,彈性式壓力計的誤差來源,遲滯誤差：相同壓力下，同一彈性元件正反行程的變形不一樣； 彈性后效誤差：彈性元件變

7、形落后于被測壓力變化； 間隙誤差：儀表的各種活動部件之間有間隙，示值與彈性元件的變形不完全對應(yīng)； 摩擦誤差：儀表活動部件運動時，相互間有摩擦力； 溫度誤差：環(huán)境溫度改變會引起金屬材料彈性模量變化,彈性式壓力計的改善途徑,采用“全彈性”和“恒彈性”材料：減小遲滯誤差和后效誤差；如合金Ni42CrTi,Ni36CrTiA料、熔凝石英 采用新的轉(zhuǎn)化技術(shù)，減小中間環(huán)節(jié)，如電阻應(yīng)變技術(shù)、差動變壓器技術(shù)； 采用無干摩擦的彈性軸承或磁懸浮軸承； 改善制造工藝 。,四、電遠(yuǎn)傳式壓力計,遠(yuǎn)傳式壓力計的發(fā)展史,傳感器,電路,通信,擴散硅（壓阻式）80年代,擴散硅（壓阻式）90年代,諧振式 90年代,21世紀(jì),A,

8、電容式 70年代,A,A,A,A,A,A,電容式 80年代,A,D,D,電容式 90年代,A,D,D,D,D,D,D,D,A（模擬）方式、D（數(shù)字）方式,21 世紀(jì)是數(shù)字化的時代,四、電遠(yuǎn)傳式壓力計 根據(jù)測量原理分類：,電阻,電容,電感,振弦式,1、電阻應(yīng)變式壓力變送器,金屬電阻絲 半導(dǎo)體電阻,彈性元件,應(yīng)變,壓力,電阻R,硅片上擴散生成,壓力傳感器,壓力變送器,（1）箔式應(yīng)變片,光學(xué)蝕刻法,箔式應(yīng)變片,0.0030.01,薄模式特點：耐高溫，如用鉑、鉻應(yīng)變片（藍(lán)寶石基底），溫度達(dá)800。,（1）箔式應(yīng)變片,真空蒸鍍 沉積 濺射,0.1N*100 nm,薄膜式應(yīng)變片,（1）金屬電阻絲應(yīng)變片式傳

9、感器,單根導(dǎo)線的電阻 ：金屬材料的電阻率、長度和截面積，其關(guān)系：,喬治西蒙歐姆 (1789-1854),喬治西蒙歐姆(1789-1854) 德國物理學(xué)家。 歐姆是一個很有天才和科學(xué)抱負(fù)的人，他長期擔(dān)任中學(xué)教師，由于缺少資料和儀器，給他的研究工作帶來不少困難，但他在孤獨與困難的環(huán)境中始終堅持不懈地進(jìn)行科學(xué)研究，自己動手制作儀器。 1827年：電路的數(shù)學(xué)研究一書中，將其實驗規(guī)律總結(jié)成如下公式： E。式中S表示電流；E表示電動力，即導(dǎo)線兩端的電勢差，為導(dǎo)線對電流的傳導(dǎo)率，其倒數(shù)即為電阻。 歐姆在自己的許多著作里還證明了：電阻與導(dǎo)體的長度成正比，與導(dǎo)體的橫截面積和傳導(dǎo)性成反比；在穩(wěn)定電流的情況下，電荷

10、不僅在導(dǎo)體的表面上，而且在導(dǎo)體的整個截面上運動。,在均勻拉伸應(yīng)力的作用下,導(dǎo)線電阻的相對變化量為,（1）金屬電阻絲應(yīng)變片式傳感器,對于圓導(dǎo)線，故近似有,受拉伸時，增大的同時 減小，兩者關(guān)系為,（1）金屬電阻絲應(yīng)變片式傳感器,材料的泊松比 金屬：.2.4 半導(dǎo)體：0.35,定義應(yīng)變,：導(dǎo)線每單位應(yīng)變引起的電阻值的相對變化量。 越大越好！,（1）金屬電阻絲應(yīng)變片式傳感器,拉伸應(yīng)力 引起,材料應(yīng)變 靈敏系數(shù),金屬材料,（1）金屬電阻絲應(yīng)變片式傳感器,影響很小,半導(dǎo)體材料,影響很小,半導(dǎo)體材料,半導(dǎo)體材料的彈性模量,某晶向的壓阻系數(shù),應(yīng)力,應(yīng)變,楊氏模量E 在彈性范圍內(nèi)大多數(shù)材料服從虎克定律，即變形與

11、受力成正比?？v向應(yīng)力與縱向應(yīng)變的比例常數(shù)就是材料的彈性模量E，也叫楊氏模量。,（Thomax Young,17731829年）,托馬斯楊（Thomax Young,17731829年）英國醫(yī)生兼物理學(xué)家，光的波動說的奠基人之一 ?？茖W(xué)成就： 1著名的楊氏干涉實驗，為光的波動說奠定了基礎(chǔ)。 2對人眼感知顏色的研究，建立三原色原理 (從生理角度說明了人眼的色盲現(xiàn)象 。指出一切色彩都可以從紅、綠、藍(lán)這三種原色的不同比例的混和而得到。) 3在考古學(xué)方面的貢獻(xiàn) ：用了幾年時間破譯了古埃及石碑碑上的文字 精通繪畫、音樂，幾乎掌握當(dāng)時的全部樂器；他一生研究過力學(xué)、數(shù)學(xué)、光學(xué)、聲學(xué)、生理光學(xué)、語言學(xué)、動物學(xué)、

12、埃及學(xué)等，可以說是一位百科全書式的學(xué)者。,泊松比 橫向應(yīng)變與縱向應(yīng)變之比值稱為泊松比，也叫橫向變型系數(shù)，它是反映材料橫向變形的彈性常數(shù)。,法國數(shù)學(xué)家、力學(xué)家、物理學(xué)家。泊松一生從事數(shù)學(xué)研究和教學(xué)，他的主要工作是將數(shù)學(xué)應(yīng)用于力學(xué)和物理學(xué)中。 1、1829年：在固體力學(xué)中，泊松以材料的橫向變形系數(shù)，即泊松比而知名。彈性體平衡和運動研究報告一文。 2、1831年：彈性固體和流體的平衡和運動一般方程研究報告一文中第一個完整地給出說明粘性流體的物理性質(zhì)的方程,即本構(gòu)方程。 3、1837年關(guān)于判斷的概率之研究一文中提出描述隨機現(xiàn)象的一種常用分布，在概率論中現(xiàn)稱泊松分布 除泊松分布外，還有許多數(shù)學(xué)名詞是以他

13、名字命名的，如泊松積分、泊松求和公式、泊松方程、泊松定理，等等。,Simeon-Denis Poisson (17811840),（1）金屬電阻絲應(yīng)變片式傳感器,材料康銅 （Ni 45%,Cu 55%）靈敏系數(shù)約為1.92.1 鐵鉻鋁合金 （Fe70%，Cr2%，AL）靈敏系數(shù)約 為2.42.6 直徑0.050.15 ,紙或膠質(zhì)：0.02-0.04mm,溫度影響 金屬材料的電阻具有一定的溫度系數(shù)； 彈性元件（基底）與金屬應(yīng)變電阻兩者的線膨脹系數(shù)不等； 注：如果固體（非晶體或多晶體）在溫度升高時形狀不變，說明固體在各方向上膨脹規(guī)律相同。因此可以用一個方向上的線膨脹規(guī)律來表現(xiàn)它的體膨脹。 線脹系數(shù)

14、定義溫度每升高1，某方向上的長度增量L與室溫下（嚴(yán)格些應(yīng)是0時）同方向上的長度L0之比，即,（1）金屬電阻絲應(yīng)變片式傳感器,差動結(jié)構(gòu)（2個應(yīng)變片）電橋（相鄰橋臂） 實現(xiàn)：溫度補償，輸出電壓靈敏度1倍。 電橋結(jié)構(gòu)（4個應(yīng)變片）電橋（4個橋臂） 溫度補償，電壓靈敏度2倍。,溫度補償方法,（1）金屬電阻絲應(yīng)變片式傳感器,粘貼位置 防止受被測介質(zhì)污染、氧化、腐蝕，貼在彈性元件不和被測介質(zhì)接觸的一面。,方法：分析膜片上的應(yīng)變分布狀況！,應(yīng)變片分布設(shè)計？,（1）金屬電阻絲應(yīng)變片式傳感器,膜片,受壓,受拉,（1）金屬電阻絲應(yīng)變片式傳感器,切向應(yīng)變,徑向應(yīng)變,膜片上的應(yīng)變分布分析,膜片上任意 一點的應(yīng)變,P,

15、h,彈性變形,（1）金屬電阻絲應(yīng)變片式傳感器,膜片上的應(yīng)變分布分析,x=0,（1）金屬電阻絲應(yīng)變片式傳感器,膜片上的應(yīng)變分布分析,當(dāng),當(dāng),當(dāng),（1）金屬電阻絲應(yīng)變片式傳感器,應(yīng)變片粘帖位置,彈性膜片,（1）金屬電阻絲應(yīng)變片式傳感器,金屬電阻絲應(yīng)變片貼牢在懸臂梁上下表面，懸臂梁遠(yuǎn)端加砝碼使它彎曲，上表面受到拉伸，下表面受到壓縮。所以上表面電阻阻值變大，下表面電阻阻值變小,舉例：用電阻應(yīng)變片制作電子秤,舉例：用電阻應(yīng)變片制作電子秤,應(yīng)變片的結(jié)構(gòu)示意圖 1 敏感柵 2 引線 3 粘結(jié)劑 4 蓋層 5 基底,舉例：用電阻應(yīng)變片制作電子秤,分別將一個、兩個或四個電阻應(yīng)變片與固定電阻組成電橋（所謂單臂、半

16、橋或全橋）,以電壓表為平衡檢測器。 未加砝碼時，調(diào)節(jié)電橋平衡，輸出電壓為零。隨著負(fù)載增加，電橋不平衡性加大，電壓表讀數(shù)越大。,線性關(guān)系,優(yōu)點：金屬絲或箔式應(yīng)變片性能穩(wěn)定，精確度高，已得到廣泛應(yīng)用。 缺點：靈敏度系數(shù)較?。?.42.6），對粘貼工藝要求嚴(yán)格。,（1）金屬電阻絲應(yīng)變片式傳感器,（2）半導(dǎo)體壓阻式傳感器,半導(dǎo)體的定義：是指常溫下導(dǎo)電性介于導(dǎo)體和絕緣體之間的材料。 半導(dǎo)體材料：摻雜質(zhì)的單晶硅或鍺，具有晶體屬性，即各向異性。 導(dǎo)電特性：半導(dǎo)體通過電子或空穴傳導(dǎo)的方式傳輸電流。 壓阻式傳感器制作工藝：在半導(dǎo)體材料上用擴散方法形成的電阻； 特點：靈敏系數(shù)大、彈性元件和應(yīng)變電阻集成在一起，易大

17、批量生產(chǎn)，利于微型化、集成化和智能化。,影響很小,壓阻效應(yīng)晶體在受到應(yīng)力作用后，其電阻率發(fā)生明顯變化，這種現(xiàn)象被稱為壓阻效應(yīng)。,（2）半導(dǎo)體壓阻式傳感器,（3）固態(tài)壓阻器件,在硅膜片上，擴散型電阻，根據(jù)方向不同，分為徑向電阻和切向電阻,（3）固態(tài)壓阻器件,方法：分析硅膜片上應(yīng)變分布狀況,半導(dǎo)體電阻（力敏電阻）分布設(shè)計？,膜片,（3）固態(tài)壓阻器件,若圓形硅膜片周邊固定，在均布壓力作用下，當(dāng)膜片位移遠(yuǎn)小于膜片厚度時，則膜片的應(yīng)力分布為：,硅膜片上應(yīng)變分布狀況,硅膜片上應(yīng)變分布狀況,半導(dǎo)體電阻（力敏電阻）分布設(shè)計,0.635半徑的內(nèi)外分別擴散兩個 型硅電阻,(5) 測量橋路與溫度補償,把硅底膜片上擴

18、散的 個P型應(yīng)變電阻，接成惠斯通電橋； 阻值增加的兩個電阻對面布置； 阻值減小的兩個電阻對面布置 電橋靈敏度最大; 電橋電源有恒壓源和恒流源兩種。, 電橋電源,電阻應(yīng)變式壓力變送器,恒壓源供電電橋,假設(shè)1：個電阻的初始值為，當(dāng)有壓力時，應(yīng)力電阻值兩個，兩個。 假設(shè)2： 溫度變化 每個電阻值；,電橋輸出電壓為,整理,若,說 明 電橋輸出Uo R /R P(被測壓力)； 與U的大小和精度有關(guān)； 當(dāng)0時，還與溫度有關(guān)； 恒壓源供電原理的測量橋路，不能消除溫度的影響。,恒壓源供電電橋,假設(shè)：兩個支路的電阻相等，即,橋路輸出,恒流源供電電橋,說 明 電橋輸出Uo R P(被測壓力)； 與電流源I的大小和

19、精度有關(guān)； 與無關(guān)； 恒流源供電原理的測量橋路， 能消除溫度的影響。,零點溫度補償,原因：克服四個擴散電阻的阻值及其溫度系數(shù)的不一致造成的影響。 方法：串并聯(lián)電阻補償法,(5) 測量橋路與溫度補償,零點漂移UBUD。（無壓力） (如，溫度TR2增加較大 UBUD),零點溫度補償,調(diào)零,補償,解決方法一：在R2上并聯(lián)一個負(fù)溫度系數(shù)的電阻Rp，且阻值較大，約束R2的變化。 解決方法二：在R4上串聯(lián)一個正溫度系數(shù)的電阻，且阻值較大，約束R2的變化。,零點溫度補償,補償原理,Rs、Rp計算方法,4個橋壁電阻在低溫和高溫下的實測數(shù)值 低高溫下欲求值；,零點溫度補償,A:,B:,Rs、Rp計算方法,要求零

20、點溫度補償后，低、高溫下，應(yīng)有UB=UD,C:,D: 設(shè)Rs、Rp 的溫度系數(shù)已知，則,E：常溫下的、,F: 根據(jù)溫度系數(shù)、電阻值，選擇電阻Rs、Rp ，接入電橋。,測量橋路的靈敏度溫度漂移原因：由于傳感器壓阻系數(shù)隨溫度變化而引起的。 溫度T壓阻系數(shù)靈敏度； 溫度T壓阻系數(shù)靈敏度； 傳感器的溫度靈敏度系數(shù)為負(fù)值 。, 靈敏度溫度補償,電源電壓,橋路輸出,電源電壓,補償,n個二極管串聯(lián)在電橋的電源回路中（恒壓源供電）； 當(dāng)T時二極管的正向壓降橋壓 橋路輸出 計算二極管個數(shù)n, 靈敏度溫度補償,方法：利用二極管結(jié)的負(fù)溫度特性（1.92.4/ ）,：傳感器低溫時滿量程輸出 ：傳感器高溫時滿量程輸出,

21、計算二極管個數(shù)n,電源電壓,滿量程輸出,常溫下求得,為補償靈敏度隨溫度下降，橋路電壓需要提高,式中,計算二極管個數(shù)n,當(dāng) 只二極管串聯(lián)時,四、 電遠(yuǎn)傳式壓力計 根據(jù)測量原理分類： 電阻、電容、電感、振弦式壓力變送器,2、電容式壓力（差）變送器,電容式壓力（差壓）變送器,原理：壓力的變化測量膜片的微位移電容變化測量電路輸出標(biāo)準(zhǔn)信號。 精度：0075；01； 土02；土05 輸出：420mAHART 特點：可靠性高、維護(hù)方便、小型化、質(zhì)量輕 產(chǎn)品：美國Rosemount 公司1151/3351系列壓力變送器,系列全:壓力、差壓、絕對壓力、帶開方器的差壓（流量測量）以及高差壓、微差壓、高靜壓 結(jié)構(gòu)形

22、式：測量部分（1室結(jié)構(gòu)、2室結(jié)構(gòu)）,（1）1室結(jié)構(gòu),隔離膜片,隔離膜片,測量膜片,中心軸,可動電極,固定電極,固定電極,蒸鍍金屬層,平行板式差動電容 和,節(jié)流孔,通道,絕緣體,硅油,過壓保護(hù) “全型面”,電容式壓力（差壓）變送器,工作過程： 被測介質(zhì)壓力引入后 隔離膜片受壓力作用 中心軸受力產(chǎn)生位移 測量膜片產(chǎn)生撓曲變形 動極板隨之移動 動極板與固定電極的間隙變化 即電容L和的電容值CH變化 經(jīng)電子轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換 輸出與被測壓力（差壓）成正比的420 標(biāo)準(zhǔn)直流電流信號。,（1）1室結(jié)構(gòu), 2室結(jié)構(gòu),2 隔離膜片,1 隔離膜片,3 測量膜片,5 球面固定電極,4 球面固定電極,6 剛性絕緣體,PL

23、,PH,7 硅油,“全型面”過壓保護(hù),注： 玻璃與金屬杯體燒結(jié)后，磨出球形凹面，再在玻璃表面蒸鍍一層金屬膜。 當(dāng)發(fā)生過壓時，測量膜片與球面固定電極相貼合，得到過壓保護(hù)。,轉(zhuǎn)換電路,標(biāo)準(zhǔn)信號,靈敏度高：利于微壓測量； /相對變化量大:3050輸出信號大、抗干擾能力強 環(huán)境適應(yīng)性強 工作穩(wěn)定性優(yōu)良： 存在分布電容的影響 測量膜片工作特性存在非線性 制造難度大：(微位移：0.1mm)，加工精求高。 開環(huán)誤差按1：1傳遞。膜片微小蠕變、測量電路誤差影響整機性能。,（）特點,電容式壓力（差壓）變送器,電容式壓力（差壓）變送器 （3）工作原理 檢測元件,壓力,位移,電容,轉(zhuǎn)換,轉(zhuǎn)換,第一步,第二步,壓力,

24、位移,轉(zhuǎn)換,單向流體壓力作用，任意點變形量:,雙方向流體壓力作用,變形量:, 檢測元件工作原理,（金屬膜片）,單向流體,球面狀,位移,電容,轉(zhuǎn)換, 檢測元件工作原理,傳感器初始電容,測量膜片受壓后形變位置與初始位置形成的電容,低壓室電容,高壓室電容,等效電容法,單元積分法,+,求解方法,球-平面電容,位移,電容,轉(zhuǎn)換, 檢測元件工作原理,等效電容法，求CL和CH,忽略邊緣效應(yīng),位移,電容,轉(zhuǎn)換, 檢測元件工作原理,單元積分法求0和,球面形固定電極B,平膜片電極,測量膜片變形,球-平面型 電容器CA,球-平面型 電容器C0,忽略邊緣效應(yīng),求解C0,C0,A,B,求解C0,而,B極上寬度為dr，長

25、度為2r 的環(huán)形窄帶與A極初始位置電容量:,求解C0,0，b上積分,求解CA,求解CA,圖中點劃線為撓曲平面，其寬度為dr，長度為2r的環(huán)形窄帶與動膜片初始位置間電容量為,膜片撓度,求解CA,積分0，b,位移,電容,轉(zhuǎn)換, 檢測元件工作原理,向用戶提供診斷信息,四、電遠(yuǎn)傳式壓力計 根據(jù)測量原理分類： 電阻、電容、電感、振弦式壓力變送器,3、電感式壓力（差）變送器,特點：采用最新的 技術(shù)、封裝技術(shù)、新型加工工藝和材料，結(jié)構(gòu)小巧、堅固耐用、精度高。 典型產(chǎn)品：系列電感式壓力變送器，英國肯特公司在1983年研制成功并推向市場。它在測量范圍、技術(shù)性能及可靠性諸方面具有明顯的特點,電感式壓力（差）變送器

26、,工作原理自感式傳感器,電感式壓力（差）變送器,工作原理自感式傳感器,電感式壓力（差）變送器,線圈中的電感為：,線圈砸數(shù),磁路中的總磁阻，1/H,總磁阻為：,電感L和氣隙長度的特性：,工作原理自感式傳感器,電感式壓力（差）變送器,自感式傳感器的分類： 變氣息長度、變氣息面積（N一定）,當(dāng)氣隙較小時，忽略磁路鐵損，,令初始?xì)庀堕L度為,，對應(yīng)的初始位置的傳感器為,2. 當(dāng)銜鐵上移時，傳感器的氣隙減小，對應(yīng)的電感量為,工作原理自感式傳感器,4.電感的相對變化量為,工作原理自感式傳感器,3.電感的變化量為,氣息長度的相對變化量,5.當(dāng),時，將,工作原理自感式傳感器,展開成為級數(shù)形式,忽略二次項以上的高

27、次項， 相對變化率近似為線性：,7. 展開成級數(shù)形式,6.,8.忽略二次項以上的高次項，相對變化率近似為線性：,9. /越小線性越好,測量范圍，一般0.10.2。,工作原理自感式傳感器,銜鐵下移 時，電感變化量為,目的：銜鐵移動范圍改善傳感器的非線性,A:起始位置：銜鐵處于中間位置，上下兩側(cè)的氣隙相同， 即，,B: 當(dāng)銜鐵上下移動時，,設(shè)銜鐵上移,則,工作原理差動自感式傳感器,則,C: 無偶次冪項，非線性得到改善 靈敏提1倍。,上下自感傳感器電感相對變化量為：,（2）電感式壓力（差壓）變送器 K系列壓力變送器結(jié)構(gòu),測量膜片,隔離膜片,引壓接口,固定電極及電感線圈,灌充液 (硅油、氟油),可動銜

28、鐵,外殼,變氣隙型差動式自感傳感器,過程流體 （液、氣、蒸汽）的壓力或差壓，經(jīng)引壓接口隔離膜片和灌充液中心測量膜片上; 測量膜片產(chǎn)生位移焊在膜片上的可動銜鐵同步移動; 可動銜鐵與兩側(cè)固定電磁鐵及電感線圈組成變氣隙型差動式自感傳感器。 中心測量膜片的位移量與過程流 體的壓力或差壓成正比 5.膜片位移量差動式自感傳感器 的氣隙變化，從而使電磁回路中差動 電感變化。,K系列變送器結(jié)構(gòu)工作過程,（2）電感式壓力（差壓）變送器, 差動電感脈沖調(diào)寬電路,差動電感線圈,差動電感線圈,基準(zhǔn)電壓,電壓比較器,電壓比較器, 差動電感脈沖調(diào)寬電路,某一時刻，雙穩(wěn)觸發(fā)器輸出端A點電位由低高時，L1通過R1充電，則C點電壓為,雙穩(wěn)觸發(fā)器輸出高電平,充電回路 時間常數(shù)；,當(dāng)uC=uF時 A1