3.43 电容式压力传感器的结构和工作原理是怎么样的?
差压式电容传感器的核心部分是一个差动变极距式电容传感器。它以热胀冷缩系数很小的两个凹形玻璃(或绝缘陶瓷)圆片上的镀金薄膜作为定极板,两个凹形镀金薄膜与夹紧在它们中间的弹性平膜片组成C1和C2 。
当被测压力p1、p2由两侧的内螺纹压力接头进入各自的空腔,该压力通过不锈钢波纹隔离膜以及热稳定性很好的灌充液(导压硅油),传导到“d 腔”。弹性平膜片由于受到来自两侧的压力之差,而凸向压力小的一侧。在d 腔中,弹性膜片与两侧的镀金定极之间的距离很小(约0.5mm左右),所以微小的位移(不大于0.1mm)就可以使电容量变化100pF以上。测量转换电路(相敏检波器)将此电容量的变化转换成4~20mA的标准电流信号,通过信号电缆线输出到二次仪表。从图b中还可以看到,该压力变送器自带液晶数码显示器。可以在现场读取测量值,总共只需要电源提供4~20mA电流。
电容式差压传感器δ室剖面图
差动电容的输入激励源通常做在信号处理壳体中,其频率通常选取100kHz左右,幅值约为10Vpp左右。经变送器内部的CPU线性化后,差压变送器的输出精度一般可达1%左右。
带隔离膜片的差动电容压力传感器
对额定量程较小的差动电容式差压变送器来说,当某一侧突然失压时,巨大的差压有可能将很薄的平膜片压破,所以设置了安全悬浮膜片和限位波纹盘,起过压保护作用。