讲得最透彻的电容式差压变送器原理(带图).57页PPT

电容式压力变送器原理电容式压力变送器是一种广泛应用于工业控制领域的压力测量仪器。

它通过测量电容的变化来获取被测介质的压力值，并将其转化为标准电信号输出，以实现对压力的精确监测和控制。

其基本原理是利用电容量与压力之间的关系，通过变化电容的大小来反映被测介质的压力变化。

电容是指由两个电极之间形成的电场中所储存的电量。

在电容式压力变送器中，压力传感器的一个电极由一个具有弹性的隔膜构成，另一个电极则由外壳构成。

当被测介质的压力作用在隔膜上时，隔膜会发生微小的变形。

这个微小的变形会导致电极之间的距离发生变化，从而改变电容量。

通常情况下，隔膜的一侧与被测介质相连，另一侧则与空气或真空相连，形成差压。

由于电容与电极之间的距离成反比，因此差压越大，电容量就越小。

为了测量电容的变化，电容式压力变送器通常采用两种主要的测量方法：容量悬臂杆和平行板电容。

容量悬臂杆是将一个具有电容性的弹性梁（悬臂杆）与压力腔连接起来。

当压力作用于腔体时，腔体会发生微小的形变，进而改变悬臂杆的位置。

这个位置的变化会导致电容的变化。

通过测量电容变化的大小，可以得到被测介质的压力值。

平行板电容是将一个可变电容的平行板结构放置在隔膜上。

当压力作用于隔膜时，隔膜会发生微小的形变，从而改变平行板之间的距离。

通过测量电容变化的大小，可以计算出被测介质的压力值。

无论是容量悬臂杆还是平行板电容，电容式压力变送器往往需要配套使用一个信号调理器，用于将电容变化转化为标准信号输出。

信号调理器通常包括一个变压器、一个放大器和一个滤波器。

变压器用于将电容变化转化为更大的电压信号，放大器用于放大电压信号的幅值，滤波器用于去除噪声干扰，使得输出信号更加稳定和准确。

总之，电容式压力变送器利用电容量与压力之间的关系，通过测量电容的变化来获取被测介质的压力值。

它具有结构简单、精度高、使用便捷等优点，在工业控制领域得到了广泛的应用。

电容式智能差压变送器工作原理发布者：admin 发布日期：2009-9-21--------------------------------------------------------------------------------DP系列智能变送器由传感器和电子线路板两部分组成，传感器部分包括：敏感元件、直接数字电容电路、温度传感器和特征化EEPROM等组成；电子线路板部分包括：微处理器、数/模信号转换器、数字通信和存储器EEPROM等几部分组成，完成压力信号到4～20mADC的转换。

以下对其原理进行简单的说明：(1) 传感器部分敏感元件：介质压力通过隔离膜片和灌充油传递到﹠室中心的测量膜片，该测量膜片是一张紧的弹性元件，用于检测在测量膜片上的差压。

测量膜片的位移与差压成正比，最大位移0.004inch（0.10mm）。

测量膜片的位置由它两侧的电容固定极板通过直接数字电容电路检测出来。

直接数字电容电路：该电路是用来将敏感元件所承受的压力转换成频率信号，并使该频率信号与压力信号成比例关系，供CPU采样使用。

温度传感器：用来测量压力传感器的工作介质温度，并将其转换为数字信号，供微处理器进行数字温度补偿。

特征化EEPROM：保存变送器温度补偿、传感器特征化曲线及特征数据和数字微调数据等。

即使关闭了电源，数据仍能完整地保存在存储器中。

EEPROM总存贮容量512字节。

(2)电子线路板部分微处理器：微处理器控制变送器的运行，对压力敏感元件通过直接数字电容电路和温度传感器对其工作压力和工作介质温度进行检测。

微处理器利用传感器特征化EEPROM中的数据进行线性化处理和补偿运算，计算出工作介质的压力值，并送往数/模转换器和HART 通信部分。

从而在原理上实现电子板与传感器的互换而不会影响变送器的输出特征。

除此之外微处理器还进行传递函数的运算、工程单位及量程的转换、阻尼调整及自诊断等功能。

存储器EEPROM：保存着通过远程、本地调整所能修改的所有组态数据。

电容式差压变送器是20世纪80年代研制开发的新型差压变送器，它利用单晶硅谐振传感器，采用微电子表面加工技术，除了保证±0.2%的测量精度外，还可实现抵制静压、温飘对其影响。

由于配备了低噪声调制解调器和开放式通讯协议，目前的电容式差压变送器可实现数字无损耗信号传输。

1.结构及工作原理变送器主要有检测部分和信号转换及放大处理部分组成。

检测部分由检测膜片和两侧固定弧形板组成，检测膜片在压差的作用下可轴向移动，形成可移动电容极板，并和固定弧形板组成两个可变电容器C1和C2，结构及电气原理可见图6-11。

检测前，高、低压室压力平衡，P1 =P2；按结构要求，组成两可变电容的固定弧形极板和检测膜片对称，极间距相等，C1 =C2。

当被测压力P1和P2分别由导入管进入高、低压室时，由于P1 >P2隔离膜片中心将发生位移，压迫电解质使高压侧容积变小。

当电解质为不可压缩体时，其容积变化量将引起检测膜片中心向低压侧位移，此位移量和隔离膜片中心位移量相等。

根据电工学，当组成电容的两极板极间距发生变化时，其电容量也将发生变化，即从C1=C2变为C1≠C2。

由电气原理图可知，未发生位移时，I1=I2=0；ι1+ι2=ιc；发生位移后，由于相对极间距发生变化，各极板上的积聚电荷量也发生变化，形成电荷位移，此时反映出I1≠ I2，两者之间将产生电流差，若检测出其值大小以及和压差的关系，即可求取流量。

2.变送电流与压差的关系'设：未发生位移时，按电容定义：式中K——比例常数；ε——介电常数；S——弧形板绝对面积；d0-——弧形板和可动极板之间相对平均距离。

当发生位移Δd后，仍按电容定义有：由图6-11可看出，在电动势为e，角频率为ω的高频电源驱动下，其充放电流差为：将C1和C2定义表达式带入上式，有：由推导结果可以得出，电流差和可动极板(检测膜片)中心位移成正比，由于此位移和被测压差成正比，所以电流差与被测压差以及流量均成正比。

电容式压力变送器原理电容式压力变送器简介科学技术的不断发展极大地丰富了压力测量产品的种类，现在，压力传感器的敏感原理不仅有电容式、压阻式、金属应变式、霍尔式、振筒式等等但仍以电容式、压阻式和金属应变式传感器最为多见。

金属应变式压力变送器是一种历史较长的压力传感器，但由于它存在迟滞、蠕变及温度性能差等缺点，其应用场合受到了很大的限制。

压阻式传感器是利用半导体压阻效应制造的一种新型的传感器，它具有制造方便，成本低廉等特点，但由于半导体材料对温度极为敏感，所以其性能受温度影响较大，产品的一致性较差。

电容式压力变送器是应用最广泛的一种压力变送器，其原理十分简单。

一个无限大平行平板电容器的电容值可表示为：C= ε s/d（ε 为平行平板间介质的介电常数，d 为极板的间距， s 为极板的覆盖面积）改变其中某个参数，即可改变电容量。

由于结构简单，几乎所有电容式压力变送器均采用改变间隙的方法来获得可变电容。

电容式压力变送器的初始电容值较小，一般为几十皮法，它极易受到导线电容和电路的分布电容的影响，因而必须采用先进的电子线路才能检测出电容的微小变化。

可以说，一个好的电容式传感器应该是可变电容设计和信号处理电路的完美结合。

Setra 压力变送器的工作原理Setra 的压力变送器采用了结构简单、坚固耐用且极稳定的可变电容形式，下图为 Setra 压力变送器的结构示意图，可变电容由压力腔上的膜片和固定在其上的绝缘电极所组成，当感受到压力变化时，膜片要产生微微的翘曲变形，从而改变了两极的间距，采用 Setra 独特的检测电路测电容的微小变化，并进行线性处理和温度补偿。

传感器输出与被测压力成正比的直流电压或电流信号。

精巧的结构、高性能的材料及先进的检测电路的完美结合，赋予了 Setra 压力变送器以很高的性能。

Setra 压力变送器的特点高性能为了保证产品的高性能，Setra 压力变送器采用材料构成可变电容，由于这些材料具有极稳定的物理化学性能，使产品具有极高的性能。