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3.2. 差压变送器

3.2. 差压变送器. 差压变送器用来将差压、流量、液位等被测参数转换为标准的统一信号，以实现对这些参数的显示、记录或自动控制 。. 膜盒式差压变送器. 按照检测元件分类 :. △p→ F (M). 电容式差压变送器. △p→ C. 扩散硅式差压变送器. △p→ R. 振弦式差压变送器. △p→ f. 电感式差压变送器 等. △p→ L. 3.2.1. 膜盒式差压变送器. 膜盒式差压变送器构成. 工作原理：力矩平衡. 检测元件——膜盒或膜片. 杠杆系统则有单杠杆、双杠杆和矢量机构. DDZ-III 型差压变送器.

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3.2. 差压变送器

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  1. 3.2. 差压变送器 差压变送器用来将差压、流量、液位等被测参数转换为标准的统一信号，以实现对这些参数的显示、记录或自动控制。

  2. 膜盒式差压变送器 按照检测元件分类: △p→F (M) 电容式差压变送器 △p→C 扩散硅式差压变送器 △p→R 振弦式差压变送器 △p→f 电感式差压变送器等 △p→L

  3. 3.2.1. 膜盒式差压变送器 膜盒式差压变送器构成 工作原理：力矩平衡 检测元件——膜盒或膜片 杠杆系统则有单杠杆、双杠杆和矢量机构

  4. DDZ-III型差压变送器 检测部分: ΔP →输入力Fi 电磁反馈装置: 输出→反馈力Ff 位移检测放大器: 位移→ 输出 杠杆系统: 力的传递和力矩比较 ① ② ③ ④

  5. (1) 测量部分 作用：把被测差压ΔP转换成 作用于主杠杆下端的输入力Fi Fi= A1P1 -A2P2 A1= A2= Ad 因: 故: Fi= Ad(P1 -P2) = AdΔP

  6. (2) 电磁反馈装置 作用：把变送器的输出电流I0转换成作 用于副杠杆的电磁反馈力Ff Ff =πBDcWI0 设Kf=πBDcW 则 Ff = KfI0 改变反馈动圈的匝数， 可以改变Kf的大小 见图

  7. W1=725匝，W2=1450匝 1-3短接、2-4短接 W = W1=725匝 1-2短接 W=W1+W2=2175匝 可实现3：1的量程调整

  8. (3) 放大器 作用：把副杠杆上位移检测片（衔铁）的微小 位移S转换成4~20mA的直流输出电流 构成方框图:

  9. 放大器

  10. 差动变压器 差动变压器的作用是将位移检测片（衔铁） 的位移S转换成相应的电压信号

  11. 差动变压器 = uCD随着S的减小而增大与uAB同相 > uCD随着S的增大而增大与uAB反相 <

  12. 低频振荡器 振荡器要形成自激振荡， 必须满足振荡的相位条件和 振幅条件 振荡频率 相位条件 uCD与uAB同相工作在 的范围内 振幅条件 选择合适的电路参数， 是容易满足的

  13. 低频振荡器 振荡器的放大特性和反馈特性 不同S下的输出与输入关系 S↓→F↑→交点上移→uAB↑

  14. 整流滤波电路 • 将振荡器的输出电压uAB转换为直流电压信号UR4 整流滤波电路 功率放大器

  15. 功率放大器 将输入的电压信号UR4转换为变送器的输出电流I0 目的： 提高电流放大系数 电平配置

  16. (4) 杠杆系统 进行力的传递和力矩比较 ①主杠杆： 将输入力Fi转换为 作用于矢量机构上的力F1

  17. ② 矢量机构： 将输入力F1转换为作 用于副杠杆上的力F2

  18. ③ 副杠杆 进行力矩的比较 α S

  19. (5) 整机特性 零点和量程要反复调整

  20. △P △S △C 差动电容变化 感压膜片 差动电容 3.2.2. 电容式差压变送器 电容式差压变送器是目前工业上普遍使用的一种变送器。电容式差压变送器的信号检测部分采用电容式压力传感器，输入差压作用于电容式压力传感器的中心感压膜片，从而使感压膜片（即可动电极）与两固定电极所组成的差动电容之电容量发生变化，此电容变化量由信号调理部分转换、放大后输出标准电流信号。

  21. (1) 电容式差压变送器构成方框图 检测元件

  22. (2) 电容式差压变送器测量原理 ——差动电容测量原理 ΔP=0 Ci1=Ci2=15pF ΔP＞0 Ci1的电容量减小 Ci2的电容量增大

  23. ΔP=0 S1=S2=S0 ΔP＞0 S1=S0+δ S2=S0-δ

  24. 结论： 相对变化值 与被测差压ΔP成线性关系 与灌充液的介电常数无关

  25. 振荡器 向电容式压力传感器的Ci1和Ci2提供高频电源 振荡器为变压器反馈振荡器 振荡器的等效电路

  26. 作用：将差动 电容的相对变 化值 成比例地 转换为差动 信号 ，并实 现非线性补偿 功能 。 i2 i1 电容一电流转换电路 T1同相端输出为正 T1同相端输出为负

  27. ΔC Id Ic 电容一电流转换电路 差动信号Id=（I2－I1）= 共模信号Ic=（I2+I1） 差动信号Id经电流放大电路放大成4~20mA的输出电流I0；共模信号Ic=I2+I1保持不变，从而保证Id与输入差压ΔP之间成比例关系

  28. i2 i1 解调器 T1同相端输出为正 T1同相端输出为负

  29. 解调器 各个回路的电流主要取决于Ci1、Ci2 电路时间常数比振荡周期小得多，可以认为Ci1、Ci2两端电压的变化等于振荡器输出高频电压的峰一峰值UPP i1和i2的平均值I1、I2如下：

  30. 解调器 • i1、i2的平均值之差Id及两者之和Ic分别为

  31. 振荡控制放大器 • 流过VD1、VD5和VD3、VD7的电流之和I2+I1即IC等于常数。

  32. 振荡控制放大器 • 定性分析如下： I2+I1↑ → ↑ →Ud↑ →U01↓ →振荡器振荡幅度↓ →变压器T1输出电压减小↓ →使I2、I1 ↓ →恢复到原来的I2+I1数值

  33. 线性调整电路 • 进行非线性补偿 Id和ΔP的非线性关系是由电容式压力传感器的分布电容引起的

  34. 振荡器 向电容式压力传感器的Ci1和Ci2提供高频电源 振荡器为变压器反馈振荡器 振荡器的等效电路

  35. 放大转换部分 • 把测量部分输出的差动信号Id放大并转换成4～20mA的直流输出电流 ，实现量程调整、零点调整和迁移、输出限幅和阻尼调整功能

  36. 电流放大电路 • 把Id放大并转换成4～20mA的直流输出电流，并实现量程调整 输出电流Io路线为 E+→VD11→R31∥ W3 →R33→VD12→R18→VT2→VT4→RL→E－ R34 C11

  37. 电流放大电路 电流放大电路的等效电路

  38. 电流放大电路 • 反馈电流If与Io的关系为 因为R34＞＞（R33+Ra+Rb）

  39. 式（3-38）表明: ①I0和输入信号ΔP之间呈线性 ② 改变反馈系数的大小，可以调整变送器的量程

  40. 零点调整与零点迁移电路 • 调整变送器的输出零位和实现变送器的零点迁移 ，调整电位器W2，即改变UA的大小，可以使得变送器的输出零点电流为4mA。 接通R20时实现正迁移 接通R21时实现负迁移。

  41. 输出限幅电路 ──限制变送器输出电流Io的最大数值 不超过30mA。Io最大值为:

  42. 阻尼电路 ──抑制变送器的输出 电流因输入差压快速 变化所引起的波动

  43. R26～R28用于变送器的零点温度补偿 R1、R2、R4、R5用于量程温度补偿二极管VD11用于在变送器输出指示表未接通时，为输出电流提供通路。 VZ2除起稳压作用外，还在电源接反时，提供电流通路，以免损坏电子器件。 C17用于电容耦合接地

  44. 3.2.3. 扩散硅式差压变送器 扩散硅式差压变送器其传感元件采用扩散硅压阻传感器。 扩散硅式差压变送器的基本工作原理为：输入差压经由信号检测部分的扩散硅压阻传感器，利用压阻效应使硅材料上的扩散电阻(应变电阻) 阻值发生变化，从而使这些电阻组成的电桥产生不平衡电压，该电压由前置放大器放大，与调零与零迁电路产生的调零信号的代数和送入电压-电流转换器转换为整机的电流输出信号。

  45. ③ ④ ① ②

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