单晶硅压力变送器螺纹直装特点

单晶硅压力变送器螺纹直装原理

工作原理

单晶硅差压变送器是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

压力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——弧形板决对面积；

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：单晶硅差压变送器价格

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  单晶压力变送器分析方法

电容式差压变送器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.

*的静压特性
差压变送器在测量罐体液位或管道流量时，如果对静压影响不作校正或补偿，将会给测量带来较大误差，尤其是在液位范围较小或相对流量较小时，影响更巨大。例如一台电容式差压变送器同节流装置一起组成差压式流量计，在32MPa工作静压条件下其满量程静压误差为≤±2%FS，虽然其零位误差，可以通过调零来消除，但是满位输出误差无法避免。因此此静压误差直接影响流量的测试，并且影响量较大。在这种应用工况下，差压变送器的静压性能显得尤为重要，如果静压误差经过补偿，或其本身静压误差极小，则其测量精度将会得到大幅提高。

差压变送器采用*的单晶硅芯片封装工艺，封装以后其内腔和外腔达到压力平衡。如图6所示为单晶硅硅片的封装示意图，当有工作静压加载到测量硅片的正负腔时，工作静压通过硅片外部的正腔硅油和硅片内部的负腔硅油平衡加载到测量硅片上，并实现了相互抵消，从而使得测量硅片对工作静压的弯曲变形极小。这样处理大幅提升了差压变送器的静压影响性能。