上儀集團分享壓力變送器是如何工作的
壓力變送器的工作原理是將傳感器感應到的微弱非電量(即壓力變量)轉換成為可傳輸的標準化信號輸出,同時將其放大,以供應指示報警儀、記錄儀、調節器等二次儀表進行測量、指示和過程調節。以下是對其工作原理的詳細解釋:
一、壓力傳感
壓力傳感器:壓力變送器的核心部分是壓力傳感器,它直接接觸被測介質(氣體或液體)。壓力傳感器通常由壓電材料、應變片或壓力膜片等組成,這些材料能感受到施加在其上的壓力。
應變片傳感器:通過應變片的應變變化來感知壓力。應變片通常粘貼在一個彈性膜片上,當壓力施加在膜片上時,膜片變形,導致應變片的電阻發生變化,電阻變化轉化為電信號。
壓電傳感器:使用壓電材料(如石英)來感應壓力。當壓力施加在壓電材料上時,會產生電荷,這些電荷被轉換為電信號。
二、信號調理與轉換
信號調理:傳感器產生的原始信號通常是非常微弱的,需要經過放大和調理以提高其精度和穩定性。這一過程包括信號的放大、濾波、補償等,以確保信號的準確性和可靠性。
信號轉換:將調理后的信號轉換為標準的電信號輸出。常見的標準輸出包括420mA電流信號(廣泛應用于工業自動化中,因為它具有較好的抗干擾能力)、010V電壓信號(用于一些需要高分辨率的應用)以及數字信號(如HART協議、Profibus、Modbus等,允許更復雜的數據傳輸和通信功能)。
三、信號輸出與應用
信號輸出:經過轉換的電信號被送到控制系統、顯示器或其他設備,用于監測、控制和記錄壓力變化。
應用場景:壓力變送器廣泛應用于各種工業自動化和過程控制系統中,如石油、化工、電力、冶金、制藥等行業。
四、壓力變送器的類型
電容式壓力變送器:當壓力直接作用在測量膜片的表面時,會使膜片產生微小的形變。測量膜片上的高精度電路將這個微小的形變變換成為與壓力成正比的高度線性、與激勵電壓也成正比的電壓信號。然后,采用專用芯片將這個電壓信號轉換為工業標準的420mA電流信號或者15V電壓信號。
擴散硅壓力變送器:被測介質的壓力直接作用于傳感器的膜片上(不銹鋼或陶瓷),使膜片產生與介質壓力成正比的微位移,導致傳感器的電阻值發生變化。通過電子線路檢測這一變化,并轉換輸出一個對應于這一壓力的標準測量信號。
陶瓷壓力變送器:壓力直接作用在陶瓷膜片的前表面,使膜片產生微小的形變。厚膜電阻印刷在陶瓷膜片的背面,連接成一個惠斯通電橋(閉橋)。由于壓敏電阻的壓阻效應,使電橋產生一個與壓力成正比的高度線性、與激勵電壓也成正比的電壓信號。
應變式壓力變送器:應變片是一種將被測件上的應變變化轉換成為一種電信號的敏感器件。它是壓阻式應變變送器的主要組成部分之一。電阻應變片應用*多的是金屬電阻應變片和半導體應變片兩種。
綜上所述,壓力變送器通過其內部的敏感元件和傳感原件以及測量轉換電路將壓力變量轉換為標準化的電信號輸出,從而實現對壓力的測量、監測和控制。