單晶硅壓力變送器螺紋直裝特點

單晶硅壓力變送器螺紋直裝原理

工作原理

單晶硅差壓變送器是20世紀80年代研制開發(fā)的新型差壓變送器,它利用單晶硅諧振傳感器,采用微電子表面加工技術,除了保證±0.2%的測量精度外,還可實現(xiàn)抵制靜壓、溫飄對其影響.由于配備了低噪聲調制解調器和開放式通訊協(xié)議,目前的電容式差壓變送器可實現(xiàn)數字無損耗信號傳輸.

1.結構及工作原理

壓力變送器主要有檢測部分和信號轉換及放大處理部分組成.

檢測部分由檢測膜片和兩側固定弧形板組成,檢測膜片在壓差的作用下可軸向移動,形成可移動電容極板,并和固定弧形板組成兩個可變電容器C1和C2,結構及電氣原理可見圖6-11.

檢測前,高、低壓室壓力平衡,P1 =P2；按結構要求,組成兩可變電容的固定弧形極板和檢測膜片對稱,極間距相等,C1 =C2.

當被測壓力P1和P2分別由導入管進入高、低壓室時,由于P1 >P2隔離膜片中心將發(fā)生位移,壓迫電解質使高壓側容積變小.當電解質為不可壓縮體時,其容積變化量將引起檢測膜片中心向低壓側位移,此位移量和隔離膜片中心位移量相等.根據電工學,當組成電容的兩極板極間距發(fā)生變化時,其電容量也將發(fā)生變化,即從C1=C2變?yōu)镃1≠C2.

由電氣原理圖可知,未發(fā)生位移時,I1=I2=0；ι1+ι2=ιc；發(fā)生位移后,由于相對極間距發(fā)生變化,各極板上的積聚電荷量也發(fā)生變化,形成電荷位移,此時反映出I1≠ I2,兩者之間將產生電流差,若檢測出其值大小以及和壓差的關系,即可求取流量.

2.變送電流與壓差的關系 '

設：未發(fā)生位移時,按電容定義：

式中 K——比例常數；

ε——介電常數；

S——弧形板決對面積；

d0-——弧形板和可動極板之間相對平均距離.

當發(fā)生位移Δd后,仍按電容定義有：單晶硅差壓變送器價格

由圖6-11可看出,在電動勢為e,角頻率為ω的高頻電源驅動下,其充放電流差為：

將C1和C2定義表達式帶入上式,有：

由推導結果可以得出,電流差和可動極板(檢測膜片)中心位移成正比,由于此位移和被測壓差成正比,所以電流差與被測壓差以及流量均成正比.

3.電容式差壓變送器的特點  單晶壓力變送器分析方法

電容式差壓變送器全由密封測量元件組成,可消除機械傳動所造成的瞬時沖擊和機械振動.另外高、低壓測量室按防爆要求整體鑄造而成,大大抑制了外應力、扭矩以及靜壓對測量準確度的影響.

*的靜壓特性
差壓變送器在測量罐體液位或管道流量時，如果對靜壓影響不作校正或補償，將會給測量帶來較大誤差，尤其是在液位范圍較小或相對流量較小時，影響更巨大。例如一臺電容式差壓變送器同節(jié)流裝置一起組成差壓式流量計，在32MPa工作靜壓條件下其滿量程靜壓誤差為≤±2%FS，雖然其零位誤差，可以通過調零來消除，但是滿位輸出誤差無法避免。因此此靜壓誤差直接影響流量的測試，并且影響量較大。在這種應用工況下，差壓變送器的靜壓性能顯得尤為重要，如果靜壓誤差經過補償，或其本身靜壓誤差極小，則其測量精度將會得到大幅提高。

差壓變送器采用*的單晶硅芯片封裝工藝，封裝以后其內腔和外腔達到壓力平衡。如圖6所示為單晶硅硅片的封裝示意圖，當有工作靜壓加載到測量硅片的正負腔時，工作靜壓通過硅片外部的正腔硅油和硅片內部的負腔硅油平衡加載到測量硅片上，并實現(xiàn)了相互抵消，從而使得測量硅片對工作靜壓的彎曲變形極小。這樣處理大幅提升了差壓變送器的靜壓影響性能。