電容式差壓變送器的原理及特點分析
閱讀：2552發布時間：2014-8-14
電容式差壓變送器是20世紀80年代研制開發的新型差壓變送器，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議，目前的電容式差壓變送器可實現數字無損耗信號傳輸。
1.結構及工作原理
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生變化時，其電容量也將發生變化，即從C1=C2變為C1≠C2。
由電氣原理圖可知，未發生位移時，I1=I2=0；ι1+ι2=ιc；發生位移后，由于相對極間距發生變化，各極板上的積聚電荷量也發生變化，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——弧形板面積；
d0-——弧形板和可動極板之間相對平均距離。
當發生位移Δd后，仍按電容定義有：
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
電容式差壓變送器*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。
