3051壓力變送器的測量原理
點擊次數(shù)：3830 發(fā)布時間：2021-05-15 08:04:23
3051壓力變送器的組成
3051壓力變送器主要由壓力傳感器、電子電路和外殼組成。這些組件中的每一個都有特定的功能。
壓力傳感器的功能是將所測量的壓力轉(zhuǎn)換為可測量的電信號。
電子電路的功能是讀取傳感器信號，調(diào)節(jié)信號狀態(tài)（線性化，溫度效應(yīng)補(bǔ)償，放大...），*后將其轉(zhuǎn)換為行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)輸出信號，例如4-20毫安。
外殼的功能是將所有部件固定在一起，包括用于連接信號電纜的組件，在危險區(qū)域中使用時，提供必要的防水防塵保護(hù)以及防爆保護(hù)。
壓力是如何測量的？
如果你仔細(xì)觀察下工業(yè)壓力傳感器，你會發(fā)現(xiàn)幾乎每個傳感器都使用隔膜來測量壓力。壓力的影響使膜片產(chǎn)生形變，并且這種形變導(dǎo)致電阻、電容、磁阻或產(chǎn)生的電壓發(fā)生變化。以下是各種3051壓力變送器工作原理的簡要說明：
1.電阻壓力測量
電阻壓力測量可細(xì)分為電位計、應(yīng)變片和壓阻壓力測量。這幾種的原理都是所測得的壓力會引起傳感器內(nèi)的電阻變化。這可以通過旋轉(zhuǎn)電位計或擴(kuò)展及收縮金屬或半導(dǎo)體應(yīng)變儀應(yīng)變片來完成測量。電阻變化是所測壓力的量度。
2.壓電壓力測量
壓電壓力測量使用單晶石英晶體。當(dāng)在一定方向上對該晶體施加壓力時，在晶體的相對表面上會產(chǎn)生正電荷和負(fù)電荷。這種電荷會在晶體上產(chǎn)生與所測壓力成比例的電壓。該電壓可以被放大并轉(zhuǎn)換為變送器的電流輸出信號。
壓電壓力測量僅適用于測量動態(tài)至準(zhǔn)靜態(tài)壓力。由于電荷泄漏會導(dǎo)致晶體電信號迅速衰減，因此無法真正測量靜壓。
3.電容式壓力測量
電容性壓力測量的原理基于金屬膜片和固體金屬板之間的電容變化。當(dāng)膜片在過程壓力的影響下彎曲時，兩個板之間的距離會減小，這會增加電容器的電容。二次電子設(shè)備測量該電容并將其轉(zhuǎn)換為比例壓力信號。電容式壓力測量具有很高的靈敏度，可以測量非常低的壓力。
4.諧振線壓力測量
由磁場驅(qū)動的振蕩器電路會導(dǎo)致導(dǎo)線以其共振頻率振蕩。導(dǎo)線的一側(cè)牢固地固定到靜態(tài)部件，而另一側(cè)則連接到膜片。彈簧使電線預(yù)緊。由于過程壓力對隔膜的影響，金屬絲將在壓力升高時拉伸，而在壓力降低時收縮。共振頻率將相應(yīng)地增加或減少。數(shù)字計數(shù)器測量諧振頻率的變化，并將其信號傳遞給微芯片，該微芯片還處理線性化補(bǔ)償和溫度補(bǔ)償。
5.感應(yīng)壓力測量
感性壓力測量的原理基于由于牢固連接到壓力感測元件的鐵磁芯的位移而引起的線圈阻抗的變化。波登管可用作壓力感應(yīng)元件。壓力對壓力感測元件的影響導(dǎo)致鐵磁芯的位移。由此導(dǎo)致的線圈阻抗變化與測得的壓力成正比。
運(yùn)用這種測量原理的典型是LVDT（線性可變差動變壓器）傳感器和可變磁阻傳感器。
6.光學(xué)壓力測量
光學(xué)傳感器使用玻璃纖維來傳輸光束。該光束的特征在于強(qiáng)度、頻率、相位和偏振等參數(shù)。當(dāng)玻璃纖維承受過程壓力時，這些參數(shù)中的一個或多個將發(fā)生變化。這些參數(shù)的變化是所測壓力的量度。
近期發(fā)展：自新千年開始以來，工業(yè)應(yīng)用中的3051壓力變送器有了許多新的發(fā)展。電子技術(shù)的進(jìn)步，尤其是其小型化，已經(jīng)解決了許多問題。
新技術(shù)降低了功耗，加快了響應(yīng)速度并減小了尺寸和重量。乍一看，這似乎不太重要，但對于某些工業(yè)應(yīng)用來說卻非常重要。由于壓力傳感器和傳感器的功耗低，因此可以在較短間隔內(nèi)執(zhí)行壓力測量，這也將使得動態(tài)壓力測量應(yīng)用獲得更快的響應(yīng)時間。
較小的尺寸和重量對于在狹窄空間中的應(yīng)用很重要，例如在汽車引擎蓋下用于測量天然氣車輛中燃油箱的容量。
除了這些改進(jìn)之外，在準(zhǔn)確性、可重復(fù)性和可靠性方面也取得了進(jìn)展。
而當(dāng)今較常見的壓力測量原理包括應(yīng)變片原理、 壓阻原理、壓電原理和可變電容。
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