電容式差壓變送器結構特點與工作原理 

說明： 電容式差壓變送器是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(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附圖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(zhì)使高壓側容積變小。當電解質(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位移，此位移量和隔離膜片中心位移量相等。根據(jù)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)?/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系，即可求取流量。

2.變送電流與壓差關系

設：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。