压力测量

压力测量概述

压力传送器

压力是最常见的检测特性之一。我们经常通过感知压差来确定流体流量、液位和设备性能。压力变送器可以用来测量绝对压力或表压。所有传感器都能感觉到高于大气的压力。大多数,但不是全部,将测量低于大气(部分真空)的压力。大多数传感器既可用于测量静态压力,也可用于测量动态压力。压力传感和信号传输可以通过多种方式实现。对现有传感器类型的基本了解将使人们能够正确地为给定的应用选择压力传感器。表中列出了可用压力传感器的类型和典型应用范围。在这节课中,我们将讨论压力测量的概述

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传感元件

压力变送器的传感元件将是某种形式的Bourdon管或隔膜。BOURDON管通常用于机械压力表。典型的Bourdon管是中空管,通常是大椭圆形横截面,具有“C”形状。管的端部通过连杆机构连接到指针。当施加压力时,管偏转。指针在校准拨号上注册压力。Bourdon管也可以采用螺旋或螺旋形状,使其更适合不同的压力范围。图描绘了各种形式的Bourdon管。虽然主要用于机械指示,但它也可用于传输电子信号波登管量规是如何工作的?

另一种常见的压力传感器是膜片。它由一个密封的外壳夹住的薄膜组成。膜的一侧受到工艺压力,而另一侧受到参考压力。如果参考压力是大气压力,传感器检测到表压力。在这种情况下,如果工艺压力高于大气,它就连接到“高”端口。反之,如果工艺压力低于大气,则连接到一个低端口。另一方面,如果低端口连接工艺的低压,高端口连接工艺的高压,则传感器感知压差。如果参考
隔膜的侧面受到密封真空,传感器将检测绝对压力。链接是机械地向隔膜机械地组成,以便将传感器的移动传输到电子信号中。那里
是用于执行此功能的各种电子换能器元件。

传感器的元素

一种这样的换能器元件是应变计。基于应变仪设计的压力传感器被广泛使用测量传感器的隔膜的运动。它们经常用于窄跨度压力和差压测量。一种类型的应变仪由固定框架和可移动电枢组成,其附接到几根线元件。应变仪适用于导线元件的电阻随着拉伸而改变的原理。由于这种电阻变化非常小,所用的电子器件必须足够敏感以注册这些变化。检测这种电阻变化的最常用方法是通过使用惠斯通桥。惠斯通桥尤其适用,因为它易于补偿通过修剪电阻器(RM)的温度变化。图显示了应变计仪器的示意图。

电容式压力变送器

电容式压力装置被设计用来感应低绝对压力。它们可以设计为单片电容器或双片电容器。在每一个传感器中,一个高频振荡器被用来给传感电极充电。在双板设计中,膜片的运动引起单元电容的变化。这种电容的变化与压力直接相关。单板设计采用单板上
隔膜的一侧。随着隔膜与施加压力移动,电容变化。在两个设计中,某种形式的桥接电路检测电容的变化。换能器元件被设计为输出标准过程信号。

电位压力传感器

电位式压力传感器是一个由高质量的可变电阻机械连接组成的装置
到感应元件。当感应元件的位置响应所施加的工艺压力而移动时,电阻成比例地变化。可变电阻通常是惠斯通电桥的一部分,它将测量的电阻转换为校准的控制信号。虽然这是一个非常简单和便宜的装置,但它确实存在温度误差和机械磨损。

振动丝压力传感器

另一种形式的换能器是振动线。该换能器与字符串仪器相同的原理工作;当放置在张力时,电线将以某种固有频率振动。在这种类型的换能器中,传感元件附接到导线并将其放在张力中。振荡器电路提供外部激励以迫使线在其自然频率下振动。拾取线圈感测到与所施加的工艺压力相关的这种频率。该换能器倾向于高度可重复和高度准确。因此,它是用于差压测量的优异换能器。它缺点是对外部振动和温度变化的致力易感性。它还表现出非线性输出。 These disadvantages are often countered by processing the signal through a microprocessor, making this an excellent choice for accurate and precise measurement.

压电式压力传感器

压电式压力传感器用于测量诸如冲击或振动引起的动态压力。它的主要成分是石英晶体。当这个晶体受到压力时,它会产生
欧宝体育黑人么电信号与压力成正比。然而,这个信号衰减得相当快,因此它不能用于静压。因为它们自己产生电流,所以不需要外部电源。它们非常坚固耐用,响应非常快,但在安装时需要特别小心。

线性变位移变压器(LVDT)

另一类压力传感器基于使用电感,磁力磁阻或涡流。欧宝体育黑人么一旦最常见的是线性可变位移变压器(LVDT)。该单元通过在绝缘线圈的绕组内感测杆的位置来表示压力。如图所示,有线有三个线圈
在绝缘管中。在一次绕组上加一个交流电压。一个铁芯被定位在初级绕组的压力传感器元件的运动诱导电压次级绕组。
杆的位置导致每个次级绕组的电压不同。就是这个差压可以与施加的压强相关联。该装置的灵敏度和分辨率随绕组数以及一次线圈上的绕组数与二次线圈上的绕组数之比而变化。

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