電容式差壓變送器的靜壓誤差分析

摘要:實(shí)際生產(chǎn)中差壓變送器使用較為廣泛，為此要求學(xué)生能夠對電容式差壓變送器進(jìn)行校驗。電容式差壓變送器本身存在一定的靜壓誤差,通過(guò)對電容式差壓變送器原理的分析,發(fā)現靜壓誤差產(chǎn)生的原因,并對其進(jìn)行試驗。
1電容式差壓變送器的原理
       電容式差壓變送器是應用變電容原理工作的，先將壓力的變化轉換為電容量的變化,然后進(jìn)行測量。利用彈性元件受壓變形來(lái)改變可變電容器的電容量,從而實(shí)現壓力一電容的轉換。電容式差壓變送器由測量環(huán)節和轉換環(huán)節組成。測量環(huán)節用來(lái)感受被測壓力并將其轉換成電容量的變化;轉換環(huán)節將電容量的變化轉換成標準電流信號。電容式傳感器的基本工作原理可以用平板電容器來(lái)說(shuō)明。設兩極板相互覆蓋的有效面積為A,兩極板間的距離為d,極板間介質(zhì)的介電常數為e,在忽略板極邊緣影響的條件下,平板電容器的電容量C為C=eA/d。
       由以上公式可以看出,e、A.d三個(gè)參數都直接影響著(zhù)電容量C的大小。如果保持其中兩個(gè)參數不變,而使另外--個(gè)參數改變,則電容量就將發(fā)生變化。如果變化的參數與被測量之間存在一-定函數關(guān)系，那被測量的變化就可以直接由電容量的變化反映出來(lái)。所以電容式傳感器可以分為三種類(lèi)型:改變極板面積的變面積式，改變極板距離的變間隙式,改變介電常數的變介電常數式。

       電容式差壓變送器的原理圖如圖1所示。傳感器有左右兩個(gè)固定極板,在兩個(gè)固定極板之間是彈性材料制成的測量膜片,作為電容的中央動(dòng)極板。在測量膜片兩側的空腔中充滿(mǎn)硅油,硅油可以均勻地把力作用到感壓膜片上。電容式差壓變送器的結構可以有效地保護測量膜片，當差壓過(guò)大并超過(guò)允許測量范圍時(shí)，測量膜片將平滑地貼靠在凹球面上，因此測量膜片不易損壞。與力矩平衡式差壓變送器相比,電容式差壓變送器沒(méi)有杠桿傳動(dòng)機構,因而尺寸緊湊,密封性與抗振性好,測量精度高,可達0.2級。
2靜壓誤差
       差壓變送器的校準通常是在負壓室通大氣的壓力下進(jìn)行的,但是一旦差壓變送器安裝到現場(chǎng)實(shí)際使用時(shí)，往往是在正、負壓側同時(shí)通入一定的工作壓力，這時(shí)會(huì )發(fā)現零位和滿(mǎn)量程會(huì )出現-定的偏移。我們把差壓變送器的這種正負同時(shí)通人相同靜壓得到的零位輸出，偏離大氣校驗時(shí)的誤差稱(chēng)為靜壓誤差。差壓變送器的靜壓誤差直接影響到差壓變送器的綜合誤差。差壓變送器的綜合誤差E大體上由三個(gè)部分組成，儀表本身的測量精度A、環(huán)境溫度變化帶來(lái)的誤差T、靜壓變化帶來(lái)的誤差s,,根據系統誤差確定方法可知差壓變送器的綜合誤差:

       由此可見(jiàn)，靜壓誤差對于差壓變送器來(lái)說(shuō)是一個(gè)非常重要的影響。當應用差壓變送器測量流量時(shí),如果不對靜壓誤差進(jìn)行補償或校正,將會(huì )給流量的測量帶來(lái)較大的影響。例如,用差壓式流量計測量流量，在常用壓力條件下，靜壓誤差為+0.5%FS,如果未進(jìn)行調整投入運行，實(shí)際靜壓誤差為7.1%FS,而在相對流量較小時(shí)這種影響更大。
31151電容式差壓變送器的校驗
       為了提高學(xué)生的動(dòng)手能力,運用理實(shí)一體化的教學(xué)模式,實(shí)訓中采用1151電容式差壓變送器?，F將1151電容式差壓變送器校驗的實(shí)訓過(guò)程簡(jiǎn)述如下。
       首先認識1151電容式差壓變送器,包括外形、銘牌等相關(guān)內容,加深學(xué)生的直觀(guān)認識;然后學(xué)會(huì )使用精密數字壓力計并且能夠正確連接精密數字壓力計，運用精密數字壓力計顯示壓力和電流信號的大小;對精密數字壓力計和1151電容式差壓變送器進(jìn)行電路連接，兩者采用兩線(xiàn)制連接方式;對1151電容式差壓變送器進(jìn)行校驗;處理實(shí)訓數據;最后是設備復位整理;除此之外還專(zhuān)門(mén)強調文明操作加強學(xué)生的安全意識。
4靜壓誤差產(chǎn)生的原因與試驗
       電容式差壓變送器的核心部分是一個(gè)球面電容器。在測量膜片的左右兩室中充滿(mǎn)了硅油，當隔離膜片分別承受高壓和低壓時(shí)，硅油的不可壓縮性和流動(dòng)性將壓力傳遞給測量膜片的左右面上。因為測量膜片在焊接前有一定的預張力，當差壓為零時(shí),測量膜片的左右面非常平整,兩側的電容量完全相等,電容量差值為零;當兩側有差壓時(shí),高壓側電容量與低壓側電容量不同,測出電容量的差值便可得到被測差壓的數值。
       測量膜片有效面積的變化、測量膜片預張力的變化會(huì )直接影響到靜壓誤差的產(chǎn)生。對于電容式差壓變送器來(lái)說(shuō),隨著(zhù)通入壓力的增加,測量膜片的形變增大,其繃緊的程度也在增加,這就使得測量膜片隨若靜壓的增大而不斷繃緊,從而使電容式差壓變送器在使用時(shí)，不可避免地會(huì )產(chǎn)生靜壓誤差。此外,變送器長(cháng)時(shí)間使用后,造成正、負壓室膜盒有效面積不相等，變送器在重裝或改變范圍后，影響膜片的預緊力，都會(huì )帶來(lái)靜壓誤差。