电容式变送器电容式差压变送器的工作原理是什么？有何特点

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2021-04-20 03:34:27 来源：朵拉利品网

1, 电容式差压变送器的工作原理是什么？有何特点

电容式差压变送器是20世纪80年代研制开发的新型差压变送器，它利用单晶硅谐振传感器，采用微电子表面加工技术，除了保证±0.2%的测量精度外，还可实现抵制静压、温飘对其影响。由于配备了低噪声调制解调器和开放式通讯协议，目前的电容式差压变送器可实现数字无损耗信号传输。
1.结构及工作原理
变送器主要有检测部分和信号转换及放大处理部分组成。
检测部分由检测膜片和两侧固定弧形板组成，检测膜片在压差的作用下可轴向移动，形成可移动电容极板，并和固定弧形板组成两个可变电容器C1和C2，结构及电气原理可见图6-11。
检测前，高、低压室压力平衡，P1 =P2；按结构要求，组成两可变电容的固定弧形极板和检测膜片对称，极间距相等，C1 =C2。
当被测压力P1和P2分别由导入管进入高、低压室时，由于P1 >P2隔离膜片中心将发生位移，压迫电解质使高压侧容积变小。当电解质为不可压缩体时，其容积变化量将引起检测膜片中心向低压侧位移，此位移量和隔离膜片中心位移量相等。根据电工学，当组成电容的两极板极间距发生变化时，其电容量也将发生变化，即从C1=C2变为C1≠C2。
由电气原理图可知，未发生位移时，I1=I2=0；ι1+ι2=ιc；发生位移后，由于相对极间距发生变化，各极板上的积聚电荷量也发生变化，形成电荷位移，此时反映出I1≠ I2，两者之间将产生电流差，若检测出其值大小以及和压差的关系，即可求取流量。
2.变送电流与压差的关系 "
设：未发生位移时，按电容定义：
式中 K——比例常数；
ε——介电常数；
S——弧形板绝对面积；
d0-——弧形板和可动极板之间相对平均距离。
当发生位移Δd后，仍按电容定义有：
由图6-11可看出，在电动势为e，角频率为ω的高频电源驱动下，其充放电流差为：
将C1和C2定义表达式带入上式，有：
由推导结果可以得出，电流差和可动极板（检测膜片）中心位移成正比，由于此位移和被测压差成正比，所以电流差与被测压差以及流量均成正比。
3.电容式差压变送器的特点
电容式差压变送器完全由密封测量元件组成，可消除机械传动所造成的瞬时冲击和机械振动。另外高、低压测量室按防爆要求整体铸造而成，大大抑制了外应力、扭矩以及静压对测量准确度的影响。

2, 电容式压力变送器和扩散硅压力变送器的区别是什么？

电容式变送器有一个可变电容的传感组件，称为“δ"室。该传感器是一个完全封闭的组件。过程压力、差压通过隔离膜片和灌充液硅油传到传感膜片引起位移，传感膜片和两电容极板之间的电容差由电子部件转换成（4~20）mA的两线制输出的电信号。电子放大电路由解调器、振荡器、振荡控制放大器、电流检测器、电流控制放大器、电流限制控制器、基准电压、稳压器等组成。通过它们对电容信号进行检测，从而控制振荡频率，再将其转换为电流输出。
电容变送器优点：1.可做到极低压力 2.抗过载能力强 3.精度高
缺点：1.高压测量缺乏优势 2.传感器封装工艺要求高
扩散硅压力变送器通过温度传感器把温度信号变为电信号，再由前置放大器把此电信号放大滤波，送往CPU的A/D 转换模块进行模拟量到数字量的变换。最后由CPU进行数据处理并显示及PWM输出。原理框图如下：
被侧介质---〉传感器---〉电子线路---〉输出信号
被测介质的压力直接作用于传感器的陶瓷/扩散硅膜片/上，使膜片产生与介质压力成正比的微小位移，正常工作状态下，膜片最大位移不大于0.025毫米，电子线路检测这一位移量后，即把这一位移量转换成对应于这一压力的标准工业测量信号。超压时膜片直接贴到坚固的陶瓷基体/扩散硅上，由于膜片与基体的间隙只有0.1毫米，因此过压时膜片的最大位移只能是0.1毫米，所以从结构上保证了膜片不会产生过大变形，该传感器具有很好的稳定性和高可靠性。
扩散硅压力变送器的主要特点
1、稳定性高-每年优于0.1%满量程。
2、温度偏移小-由于取消了测量元件中的中介液，因而传感器不仅获得了很高的测量精度.
3、可靠性好-采用大规模IC，电路可靠性好，抗干扰性能强。
4、适用性广-产品具有多种型号，多种过程连接形式，可适应工业测量中的各种介质。
5、安装维护简便产品结构合理，体积小，重量轻，可直接任意位置安装。
缺点是：1. 低于0℃后，温度稳定性大幅度降低 2.不能承受动态压力 3.膜片较易损伤

名词解释

位移

位移（displacement）是用来表示物体（质点）的位置变化，由初位置到末位置的有向线段。其大小与路径无关，方向由起点指向终点。它是一个有大小和方向的物理量，即矢量。

变送器

变送器（transmitter）是把传感器的输出信号转变为可被控制器识别的信号（或将传感器输入的非电量转换成电信号同时放大以便供远方测量和控制的信号源）的转换器，这个术语有时与传感器通用。变送器和传感器一同构成自动控制的监测信号源，不同的物理量需要不同的传感器和相应的变送器，用在工控仪表上面的变送器主要有温度变送器、压力变送器、流量变送器等。

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2, 电容式压力变送器和扩散硅压力变送器的区别是什么？

名词解释

位移

变送器

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