过程参数的检测.pptVIP

——压电式压力传感器压电式压力传感器是根据“压电效应”原理，将被测压力信号变换为电信号。自然界的某些晶体在没有外电场存在时，当受压力作用发生机械变形，内部产生极化现象，同时在晶体相对的两面会发生异性电荷，压力去掉后重新恢复不带电状态，即出现“压电效应”。第30页，共73页，星期日，2025年，2月5日——压阻式（扩散硅）压力/差压变送器因电阻率变化引起阻值变化称为压阻效应。半导体材料的压阻效应比较明显。用作压阻式传感器的基片材料主要为硅片和锗片，由于单晶硅材料纯、功耗小、滞后和蠕变极小、机械稳定性好，而且传感器的制造工艺和硅集成电路工艺有很好的兼容性，以扩散硅压阻传感器作为检测元件的压力检测仪表得到了广泛的使用。p2p1硅杯图3-30压阻式传感器示意图正压侧隔离膜片引出线负压侧隔离膜片硅油第31页，共73页，星期日，2025年，2月5日构成框图：扩散硅压阻传感器前置放大器调零电路V－I转换△PUSU01UZIO检测部分电磁放大部分第32页，共73页，星期日，2025年，2月5日测量部分——扩散硅压阻传感器——把被测差压ΔP成比例地转换为不平衡电压US1.负压室2.正压室3.硅杯4.引线5.硅片Ri1Ri2Ri3Ri4第33页，共73页，星期日，2025年，2月5日测量部分——惠斯顿电桥Ri1Ri2Ri3Ri4USRi1Ri2Ri3Ri4IS不受压时：Ri1＝Ri2＝Ri3＝Ri4＝R第34页，共73页，星期日，2025年，2月5日测量部分——电压转换＋US－Ri1Ri2Ri3Ri4IS受压时：△Ri1＝△Ri4＝r1 △Ri2＝△Ri3＝r2受压时，流经2桥臂的电流始终相等第35页，共73页，星期日，2025年，2月5日结论：压阻式压力传感器的主要优点是体积小，结构简单，精度高±0.5%FS;±0.25%FS甚至±0.1%FS扩散电阻的灵敏系数是金属应变片的几十倍，能直接测量出微小的压力变化。压阻式压力传感器还具有良好的动态响应，迟滞小，可用来测量几kHz乃至更高的脉动压力。因此，这是一种发展比较迅速，应用十分广泛的一类压力传感器。这种传感器的缺点则是扩散电阻存在温度效应，容易受环境温度的影响，有些厂家在传感器组件中提供了若干校正用的温度补偿电路，甚至把放大转换等电路集成在同一块单晶硅膜片上，从而可以大大提高传感器的基本性能。第36页，共73页，星期日，2025年，2月5日——电容式差压变送器电容式差压变送器采用差动电容作为检测元件主要包括测量部件和转换放大电路两部分：差压电容膜盒电容-电流转换电路调零、零迁电路电流放大器反馈电路ΔpΔCIiIf＋＋Iz－Io测量部分转换放大部分教材P69页第37页，共73页，星期日，2025年，2月5日ΔP=0Ci1=Ci2=15pFΔP＞0Ci1的电容量减小Ci2的电容量增大——差动电容测量原理电容式差压变送器测量原理第38页，共73页，星期日，2025年，2月5日电容式压力(差压)变送器工业应用非常广泛输出信号4～20mADC/HART信号传感器有左右固定极板，在两个固定极板之间是弹性材料制成的测量膜片，作为电容的中央动极板，在测量膜片两侧的空腔中充满硅油。电容式差压变送器的结构可以有效地保护测量膜片，当差压过大并超过允许测量范围时，测量膜片将平滑地贴靠在玻璃凹球面上，因此不易损坏，与力矩平衡式相比，电容式没有杠杆传动机构，因而尺寸紧凑，密封性与抗振性好，测量精度相应提高，可达0.2级。第39页，共73页，星期日，2025年，2月5日3.2.6数字式压力/差压变送器1151数字式差压变送器数字式（智能式）差压变送器种类较多，结构各异，但总体结构式相同的。ST3000差压变送器SUPCONHoneywellST3000、1151数字式差压变送器都是采用HART通信方式进行通信的第40页，共73页，星期日，2025年，2月5日——ST3000差压变送器传感器——三组件（差压、温度和静压）差压传感器——扩散硅压阻传感器差压传感器温度传感器静压传感器多路转换A/DCPUD/A数字IOROMRAMEPROMHart信号第41页，共73页，星期日，2025年，2月5日差压传感器——主传感器