智能壓力變送器

智能壓力變送器
一、工作原理

壓力變送器是一種將氣體、液體等物理壓力轉(zhuǎn)換成氣動(dòng)信號(hào)或電動(dòng)信號(hào)進(jìn)行控制和遠(yuǎn)傳的設(shè)備。

它能感受到壓力參數(shù)轉(zhuǎn)變成標(biāo)準(zhǔn)的電信號(hào)（如4~20mADC等），以供給指示報(bào)警儀、記錄儀、調(diào)節(jié)器等二次儀表進(jìn)行測(cè)量、指示和過(guò)程調(diào)節(jié)。 打開(kāi)壓力變送器后蓋，會(huì)看到有四個(gè)接線端子，OUT正負(fù)和TEST正負(fù)，這里我們接OUT正負(fù)，TEST正負(fù)是出廠，廠家用來(lái)標(biāo)定壓力變送器用的，現(xiàn)場(chǎng)使用就不用管著兩個(gè)端子的有什么作用，直接OUT正負(fù)就行啦。

  通常一個(gè)變送器會(huì)標(biāo)定兩個(gè)溫度范圍，即正常操作的溫度范圍和溫度可補(bǔ)償?shù)姆秶?。正常操作溫度范圍是指變送器在工作狀態(tài)下不被破壞的時(shí)候的溫度范圍，在超出溫度補(bǔ)范圍時(shí)，可能會(huì)達(dá)不到其應(yīng)用的性能指標(biāo)。溫度補(bǔ)償范圍是一個(gè)比操作溫度范圍小的典型范圍。在這個(gè)范圍內(nèi)工作，變送器肯定會(huì)達(dá)到其應(yīng)有的性能指標(biāo)。溫度變從兩方面影響著其輸出，一是零點(diǎn)漂移；二是影響滿量程輸出。如：滿量程的+/-X%/℃，讀數(shù)的+/-X%/℃，在超出溫度范圍時(shí)滿量程的+/-X%，在溫度補(bǔ)償范圍內(nèi)時(shí)讀數(shù)的+/-X%，如果沒(méi)有這些參數(shù)，會(huì)導(dǎo)至在使用中的不確定性。變送器輸出的變化到度是由壓力變化引起的，還是由溫度變化引起的。溫度影響是了解如何使用變送器時(shí)復(fù)雜的一部分。 二、應(yīng)用場(chǎng)所

壓力變送器是工業(yè)實(shí)踐中為常用的一種傳感器，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、航天、軍工、石化、油井、電力、船舶、機(jī)床、管道等眾多行業(yè)。

壓力變送器有電動(dòng)式和氣動(dòng)式兩大類。電動(dòng)式的統(tǒng)一輸出信號(hào)為0～10mA、4～20mA或1～5V等直流電信號(hào)。氣動(dòng)式的統(tǒng)一輸出信號(hào)為20～100Pa的氣體壓力。1、應(yīng)變片壓力變送器原理與應(yīng)用
力學(xué)傳感器的種類繁多，如電阻應(yīng)變片壓力變送器、半導(dǎo)體應(yīng)變片壓力變送器、壓阻式壓力變送器、電感式壓力變送器、電容式壓力變送器、諧振式壓力變送器及電容式加速度傳感器等。但應(yīng)用為廣泛的是壓阻式壓力變送器，它具有極低的價(jià)格和較高的精度以及較好的線性特性。下面我們主要介紹這類傳感器。
在了解壓阻式壓力變送器時(shí)，我們首先認(rèn)識(shí)一下電阻應(yīng)變片這種元件。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(guò)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。這種應(yīng)變片在受力時(shí)產(chǎn)生的阻值變化通常較小，一般這種應(yīng)變片都組成應(yīng)變電橋，并通過(guò)后續(xù)的儀表放大器進(jìn)行放大，再傳輸給處理電路（通常是A/D轉(zhuǎn)換和CPU）顯示或執(zhí)行機(jī)構(gòu)。  2、變送器的溫度范圍
三、金屬電阻應(yīng)變片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)壓力變送器有電容式壓力變送器和電阻式壓力變送器，壓力變送器是把氣體或液體的壓力轉(zhuǎn)換為可使用的電信號(hào)的器件。壓力變送器按接線方式，可分二線制，三線制，四線制。壓力變送器有兩根電源線，兩根信號(hào)線。電源接24v直流電，簡(jiǎn)單的檢測(cè)方法是用一只電流表或電壓表，接信號(hào)線兩端。
即量程向上調(diào)整1毫安，零點(diǎn)將向上移動(dòng)約0.2毫安，反之亦然。其它類型傳感器的趨勢(shì)，在也越來(lái)越多的用戶使用陶瓷傳感器替代擴(kuò)散硅壓力變送器。
六、擴(kuò)散硅壓力變送器原理及應(yīng)用
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)。

七、選型方法

1、變送器要測(cè)量什么樣的壓力
先確定系統(tǒng)中測(cè)量壓力的值，一般而言需要選擇一個(gè)具有比值還要大1.5倍左右的壓力量程的變送器。這主要是在許多系統(tǒng)中，尤其是水壓測(cè)量和加工處理中，有峰值和持續(xù)不規(guī)則的上下波動(dòng)，這種瞬間的峰值能破壞壓力傳感器。持續(xù)的高壓力值或稍微超出變送器的標(biāo)定值會(huì)縮短傳感器的壽命，這樣做還會(huì)使精度下降。于是可以用一個(gè)緩沖器來(lái)降低壓力毛刺，但這樣會(huì)降低傳感器的響應(yīng)速度。所以在選擇變送器時(shí)要充分考慮壓力范圍、精度與其穩(wěn)定性。
2、什么樣的壓力介質(zhì)
黏性液體、泥漿會(huì)堵上壓力接口，溶劑或有腐蝕性的物質(zhì)會(huì)不會(huì)破壞變送器中與這些介質(zhì)直接接觸的材料。以上這些因素將決定是否選擇直接的隔離膜及直接與介質(zhì)接觸的材料。
3、變送器需要多大的精度
決定精度的有，非線性，遲滯性，非重復(fù)性，溫度、零點(diǎn)偏置刻度，溫度的影響。但主要由非線性，遲滯性，非重復(fù)性，精度越高，價(jià)格也就越高。  壓力變送器電源接上后，電流表會(huì)有4ma電流或電壓表有0v或1V電壓。現(xiàn)在的變送器一般都有4個(gè)接線端子，兩個(gè)是接線的，另外兩個(gè)不用接線，變送器的DC24V電源線同時(shí)就是4～20mA的信號(hào)反饋線，也就是說(shuō)，你的二次表或者DAS（數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)）的AI點(diǎn)要帶DC24V饋電輸出。
4、變送器的溫度范圍
通常一個(gè)變送器會(huì)標(biāo)定兩個(gè)溫確段，其中一個(gè)溫1、變送器要測(cè)量什么樣的壓力度段是正常工作溫度，另外一個(gè)是溫度補(bǔ)償范圍，正常工作溫度范圍是指變送器在工作狀態(tài)下不被破壞的時(shí)候的溫度范圍，在超出溫度補(bǔ)償范圍時(shí)可能會(huì)達(dá)不到其應(yīng)用的性能指標(biāo)。
溫度補(bǔ)償范圍是一個(gè)比工作溫度范圍小的典型范圍。在這個(gè)范圍內(nèi)工作變送器肯定會(huì)達(dá)到其應(yīng)有的性能指標(biāo)。溫度變從兩方面影響著其輸出，一是零點(diǎn)漂移，二是影響滿量程輸出。如：滿量程的+/-X%/℃，讀數(shù)的+/-X%/℃，在超出溫度范圍時(shí)滿量程的+/-X%，在溫度補(bǔ)償范圍內(nèi)時(shí)讀數(shù)的+/-X%，如果沒(méi)有這些參數(shù)，會(huì)導(dǎo)至在使用中的不確定性。變送器輸出的變化到度是由壓力變化引起的，還是由溫度變化引起的。溫度影響是了解如何使用變送器時(shí)復(fù)雜的一部分。
5、需要得到怎樣的輸出信號(hào)壓力變送器校驗(yàn)注意事項(xiàng)  通常一個(gè)變送器會(huì)標(biāo)定兩個(gè)溫度范圍，即正常操作的溫度范圍和溫度可補(bǔ)償?shù)姆秶?。正常操作溫度范圍是指變送器在工作狀態(tài)下不被破壞的時(shí)候的溫度范圍，在超出溫度補(bǔ)范圍時(shí)，可能會(huì)達(dá)不到其應(yīng)用的性能指標(biāo)。溫度補(bǔ)償范圍是一個(gè)比操作溫度范圍小的典型范圍。在這個(gè)范圍內(nèi)工作，變送器肯定會(huì)達(dá)到其應(yīng)有的性能指標(biāo)。溫度變從兩方面影響著其輸出，一是零點(diǎn)漂移；二是影響滿量程輸出。如：滿量程的+/-X%/℃，讀數(shù)的+/-X%/℃，在超出溫度范圍時(shí)滿量程的+/-X%，在溫度補(bǔ)償范圍內(nèi)時(shí)讀數(shù)的+/-X%，如果沒(méi)有這些參數(shù)，會(huì)導(dǎo)至在使用中的不確定性。變送器輸出的變化到度是由壓力變化引起的，還是由溫度變化引起的。溫度影響是了解如何使用變送器時(shí)復(fù)雜的一部分。
mV、V、mA及頻率輸出數(shù)字輸出，選擇怎樣的輸出取決于多種因素，包括變送器與系統(tǒng)控制器或顯示器間的距離，是否存在“噪聲”或其他電子干擾信號(hào)，是否需要放大器，放大器的位置等。對(duì)于1、變送器要測(cè)量什么樣的壓力許多變送器和控制器間距離較短的OEM設(shè)備采用mA輸出的變送器為經(jīng)濟(jì)而有效的解決方法。
如果需要將輸出信號(hào)放大，采用具有內(nèi)置放大的變送器。對(duì)于遠(yuǎn)距離傳輸或存在較強(qiáng)的電子干擾信號(hào)采用mA級(jí)輸出或頻率輸出。
如果在RFI或EMI指標(biāo)很高的環(huán)境中除了要注意到要選擇mA或頻率輸出外還要考慮到特殊的保護(hù)或過(guò)濾器。