罗斯蒙特压力变送器工作原理

罗斯蒙特质量流量计测量原理及应用摘要：本文主要介绍了罗斯蒙特科氏力质量流量计（CMF）传感器、变送器的工作原理，详细介绍了流量计的质量流量测量原理和密度的测量原理、变送器的信号特性、DSP数字信号处理器特性以及应用。

质量流量测量原理一台质量流量计的计量系统包括一台传感器和一台用于信号处理的变送器。

Rosemount质量流量计依据牛顿第二定律：力=质量×加速度（F=ma）如图1所示，当质量为m的质点以速度V在对P轴作角速度ω旋转的管道内移动时，质点受两个分量的加速度及其力：（1）法向加速度，即向心加速度αr，其量值等于2ωr，朝向P轴；（2）切向角速度αt，即科里奥利加速度，其值等于2ωV，方向与αr垂直。

由于复合运动，在质点的αt方向上作用着科里奥利力Fc=2ωVm，管道对质点作用着一个反向力-Fc=-2ωVm。

当密度为ρ的流体在旋转管道中以恒定速度V流动时，任何一段长度Δx的管道将受到一个切向科里奥利力ΔFc：ΔFc=2ωVρAΔx （1）式中，A—管道的流通截面积。

由于存在关系式：mq=ρVA 所以：ΔFc =2ωqmΔx （2）因此，直接或间接测量在旋转管中流动流体的科里奥利力就可以测得质量流量。

传感器内是U型流量管（图2），在没有流体流经流量管时，流量管由安装在流量管端部的电磁驱动线圈驱动，其振幅小于1mm，频率约为80Hz，流体流入流量管时被强制接受流量管的上下垂直运动。

在流量管向上振动的半个周期内，流体反抗管子向上运动而对流量管施加一个向下的力；反之，流出流量管的流体对流量管施加一个向上的力以反抗管子向下运动而使其垂直动量减少。

这便导致流量管产生扭曲，在振动的另外半个周期，流量管向下振动，扭曲方向则相反，这一扭曲现象被称之为科里奥利(Coriolis)现象，即科氏力。

根据牛顿第二定律，流量管扭曲量的大小完全与流经流量管的质量流量大小成正比，安装于流量管两侧的电磁信号检测器用于检测流量管的振动。

罗斯蒙特流量计/美国ROSEMOUNT流量计工作原理罗斯蒙特质量流量计广泛应用于石化等领域，是当今世界上最先进的流量测量仪表之一，在我厂主要产品如乙烯、丙烯和主要原料轻烃等的测量中使用可靠，精度高达1.7‰，为我厂的能源、物料的流量测量提高了准确度，避免了不必要的损失，创造了可观的经济效益。

罗斯蒙特质量流量测量原理一台质量流量计的计量系统包括一台传感器和一台用于信号处理的变送器。

Rosemount质量流量计依据牛顿第二定律：力=质量×加速度(F=ma) 如图1所示，当质量为m的质点以速度V在对P轴作角速度ω旋转的管道内移动时，质点受两个分量的加速度及其力：(1)法向加速度，即向心加速度αr，其量值等于2ωr，朝向P轴；(2)切向角速度αt，即科里奥利加速度，其值等于2ωV，方向与αr垂直。

由于复合运动，在质点的αt方向上作用着科里奥利力Fc=2ωVm，管道对质点作用着一个反向力-Fc=-2ωVm。

当密度为ρ的流体在旋转管道中以恒定速度V流动时，任何一段长度Δx的管道将受到一个切向科里奥利力ΔFc：ΔFc=2ωVρAΔx (1)式中，A—管道的流通截面积。

由于存在关系式：mq=ρV A所以：ΔFc =2ωqmΔx (2)因此，直接或间接测量在旋转管中流动流体的科里奥利力就可以测得质量流量。

传感器内是U型流量管(图2)，在没有流体流经流量管时，流量管由安装在流量管端部的电磁驱动线圈驱动，其振幅小于1mm，频率约为80Hz，流体流入流量管时被强制接受流量管的上下垂直运动。

在流量管向上振动的半个周期内，流体反抗管子向上运动而对流量管施加一个向下的力；反之，流出流量管的流体对流量管施加一个向上的力以反抗管子向下运动而使其垂直动量减少。

这便导致流量管产生扭曲，在振动的另外半个周期，流量管向下振动，扭曲方向则相反，这一扭曲现象被称之为科里奥利(Coriolis)现象，即科氏力。

根据牛顿第二定律，流量管扭曲量的大小完全与流经流量管的质量流量大小成正比，安装于流量管两侧的电磁信号检测器用于检测流量管的振动。

产品数据表00813-0106-4101, Rev R C2022年4月Rosemount™ 2051 压力变送器■Rosemount™ Coplanar™共平面平台可实现一次元件、阀组与分体式密封解决方案的集成■性能出色，精度高达 0.05%■IEC 62591 (Wireless HART®) 实现经济高效安装■本地操作界面 (LOI) 为变送器提供易用的组态功能■可用协议包括 4–20 mA HART®、F OUNDATION™现场总线、PROFIBUS® PA 和 HART 1–5 Vdc 低功率■可选择的 HART 版本让您的工厂拥有最新的 HART 功能，同时确保与当前系统无缝集成■整个 4-20 mA HART 产品系列通过了 IEC 61508 SIL2/3 级安全认证，简化了法规遵从性2051 型压力变送器2022年4月内容Rosemount 2051 压力变送器产品系列 (2)Rosemount 2051C 共平面压力变送器订购信息 (4)Rosemount 2051T 直连式压力变送器订购信息 (15)Rosemount 2051G 直连式压力变送器订购信息 (24)Rosemount™ 2051CF 流量计 (31)Rosemount 2051L 液位变送器 (62)技术规格 (72)产品认证 (88)尺寸图 (110)选项 (125)Rosemount 2051压力变送器产品系列可靠测量的基础■差压、表压和绝压测量■齐全的差压流量计、液位变送器、阀组及法兰产品线■提供各种协议和材料已扩展至 IEC 62591（Wireless HART 协议）的业内出色能力■在业内最成熟的平台上以具有成本效益的方式执行无线方案■凭借行业唯一的本质安全电源模块优化安全性■消除接线设计和复杂的结构，将成本降低 40-60%■快速部署新的压力、液位和流量测量，节约 70% 的时间创新性集成差压流量计■经过全面装配和渗漏测试，实现直接安装■降低直管段要求、减少永久压力损失，并且可在小尺寸管线中实现精确测量■流量量程比为 5:1 时，体积流量精度高达 2.00%成熟、可靠和创新的差压液位测量技术■使用全面的过程连接产品、灌充液、直接安装或毛细管连接件和材料可连接到几乎任何过程。

罗斯蒙特压力变送器的原理：
将水压这种压力的力学信号转变成电流（4-20mA）这样的电子信号压力和电压或电流大小成线性关系，一般是正比关系，所以，变送器输出的电压或电流随压力增大而增大由此得出一个压力和电压或电流的关系式。

压力变送器的被测介质的两种压力通入高、低两压力室，低压室压力采用大气压或真空，作用在δ元（即敏感元件）的两侧隔离膜片上，通过隔离片和元件内的填充液传送到测量膜片两侧。

压力变送器是由测量膜片与两侧绝缘片上的电极各组成一个电容器。

当两侧压力不一致时，致使测量膜片产生位移，其位移量和压力差成正比，故两侧电容量就不等，通过振荡和解调环节，转换成与压力成正比的信号。

罗斯蒙特压力变送器的特点：
1.使用被测介质广泛，可测油、水及与316不锈钢和304不锈钢兼容的糊状物，具有一定的防腐能力。

2.高准确度、高稳定性、选用进口原装传感器，线性好，温度稳定性高。

3.体积小、重量轻、安装、调试、使用方便
4.不锈钢全封闭外壳，防水好。

5.压力传感器直接感测被测液位压力，不受介质起泡、沉积的影响。

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罗斯蒙特压力变送器原理罗斯蒙特压力变送器是一种常用于工业过程控制和监测中的压力测量仪器。

其主要原理是通过对压力信号的感应、转换和传递，将被测压力转化为标准电信号输出。

首先，罗斯蒙特压力变送器中的感应元件是一个敏感的压力传感器。

当外部压力作用于传感器的感应元件上时，感应元件将产生微小的位移。

这个位移经过放大和变形后，将会导致感应元件内部形成刚性支撑的弹性变形，即产生应变。

这种应变会进一步转化为电信号，即传感器输出信号。

在罗斯蒙特压力变送器中，传感器输出信号一般为电桥信号。

电桥信号由一个传感器和若干个电阻组成，其中传感器的电阻值会随压力的变化而变化。

电桥的电压差值即为传感器输出信号。

为了提高精度和稳定性，通常会采用更为复杂的多桥结构。

接下来，罗斯蒙特压力变送器中的转换元件即为放大器。

放大器的作用是将传感器输出信号进行放大，以便传输和处理。

放大器可以根据实际需求进行调整，以输出合适的信号幅值。

同时，放大器还可以对信号进行滤波和抑制噪声，保证输出信号的稳定和准确性。

最后，罗斯蒙特压力变送器的输出信号经过传输和处理后，被转化为标准的电信号输出。

这种输出信号一般为模拟信号，常见的有4-20mA或0-10V。

这些标准信号可以通过连接到PLC、DCS、仪表和控制室的设备上，进行实时监测和控制，实现对压力的准确测量和调节。

总结起来，罗斯蒙特压力变送器的原理是通过感应、转换和传递压力信号，将被测的压力转化为标准的电信号输出。

其中，感应元件感应外部压力并输出微小位移，位移进一步转换为电信号；转换元件放大并处理电信号，使其符合实际需求；输出信号经过传输和处理后，转化为标准的电信号输出。

这种原理使得罗斯蒙特压力变送器成为广泛应用于工业过程控制和监测中的重要仪器，能够满足各种压力测量和控制的需求。