電容式差壓變送器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與工作原理 

說明： 電容式差壓變送器是20世紀(jì)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(shù),，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(diào)制解調(diào)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(shù)字無損耗信號傳輸,。 

1.結(jié)構(gòu)及工作原理

變送器主要有檢測部分和信號轉(zhuǎn)換及放大處理部分組成,。

檢測部分由檢測膜片和兩側(cè)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(jié)構(gòu)及電氣原理可見附圖6-11,。

檢測前,，高、低壓室壓力平衡,，P1 =P2,；按結(jié)構(gòu)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(dāng)被測壓力P1和P2分別由導(dǎo)入管進(jìn)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(zhì)使高壓側(cè)容積變小,。當(dāng)電解質(zhì)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(cè)位移，此位移量和隔離膜片中心位移量相等,。根據(jù)電工學(xué),，當(dāng)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)?/font>C1≠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(chǎn)生電流差，若檢測出其值大小以及和壓差的關(guān)系,，即可求取流量,。

2.變送電流與壓差關(guān)系

設(shè)：未發(fā)生位移時，按電容定義：

式中 K——比例常數(shù),；

ε——介電常數(shù),；

S——弧形板面積；

d0-——弧形板和可動極板之間相對平均距離,。

當(dāng)發(fā)生位移Δd后,，仍按電容定義有：

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

將C1和C2定義表達(dá)式帶入上式,，有：

由推導(dǎo)結(jié)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(diǎn) 

電容式差壓變送器*由密封測量元件組成,，可消除機(jī)械傳動所造成的瞬時沖擊和機(jī)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(yīng)力,、扭矩以及靜壓對測量準(zhǔn)確度的影響。