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廣聯(lián)分享E +H電容式壓力變送器原理

點(diǎn)擊次數(shù):74 更新時(shí)間:2025-03-25

廣聯(lián)分享E +H電容式壓力變送器原理

一、電容式壓力變送器原理

1.基本結(jié)構(gòu)與工作原理

E + H電容式壓力變送器主要由測量膜片(可動電極)、固定電極、填充液、隔離膜片等部件組成。測量膜片和兩個固定電極構(gòu)成一個電容器。

當(dāng)壓力作用于隔離膜片時(shí),壓力通過填充液傳遞到測量膜片。測量膜片在壓力作用下發(fā)生微小變形,使測量膜片與固定電極之間的距離發(fā)生改變。根據(jù)電容的計(jì)算公式\(C = \frac{\varepsilon S}\)(其中\(zhòng)(C\)為電容,\(\varepsilon\)為介電常數(shù),\(S\)為極板面積,\(d\)為極板間距),由于極板間距\(d\)發(fā)生變化,電容\(C\)也隨之改變。

例如,當(dāng)壓力增大時(shí),測量膜片向固定電極靠近,\(d\)減小,電容\(C\)增大;反之,壓力減小時(shí),\(d\)增大,電容\(C\)減小。

2.信號轉(zhuǎn)換與輸出

變送器中的測量電路檢測到電容的變化量后,將其轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的電信號(如4 - 20mA電流信號或0 - 10V電壓信號)。這個轉(zhuǎn)換過程通常涉及到復(fù)雜的電子電路,包括電容 - 電壓轉(zhuǎn)換電路、放大電路、線性化電路等。

線性化電路的作用是確保電容變化與壓力變化之間呈線性關(guān)系的輸出信號。因?yàn)樵趯?shí)際情況中,電容與壓力的關(guān)系可能是非線性的,通過線性化處理后,輸出信號能夠準(zhǔn)確反映壓力的實(shí)際值,便于與控制系統(tǒng)或顯示設(shè)備進(jìn)行連接。

二、壓阻式壓力變送器原理

1.壓阻效應(yīng)基礎(chǔ)

E + H壓阻式壓力變送器利用了壓阻效應(yīng)。壓阻效應(yīng)是指當(dāng)半導(dǎo)體材料受到壓力作用時(shí),其電阻率會發(fā)生變化。在壓阻式壓力變送器中,通常采用硅等半導(dǎo)體材料制成的壓阻芯片。

當(dāng)壓力作用于壓阻芯片時(shí),芯片內(nèi)部的應(yīng)力分布發(fā)生改變,導(dǎo)致硅的晶格結(jié)構(gòu)發(fā)生畸變,從而使硅的電阻率發(fā)生變化。

2.測量與信號輸出

壓阻芯片上通常集成了四個壓敏電阻,這些電阻連接成惠斯通電橋電路。當(dāng)壓力作用于芯片時(shí),四個壓敏電阻的電阻率變化會導(dǎo)致電橋失去平衡,產(chǎn)生一個與壓力成正比的電壓差。

這個電壓差經(jīng)過放大電路放大、溫度補(bǔ)償電路補(bǔ)償(因?yàn)閴鹤栊?yīng)受溫度影響較大)以及線性化處理后,最終轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的電信號輸出。例如,經(jīng)過處理后的4 - 20mA電流信號可以準(zhǔn)確地表示壓力的大小,傳輸?shù)娇刂葡到y(tǒng)或其他監(jiān)測設(shè)備中進(jìn)行壓力的顯示、控制或記錄等操作。


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