了解电容式压力传感器
电容式压力变送器是通过弹性膜片的位移引起电容攮的变化从而测出雎力(或差压)的。平行扳板电容器的电容量为:
c=萼
式中c-平-行极板间的电容量,
。——平行极板间的介电常数;
S——扳板的而积;
d-平行极板问的距离。
由式可知,只要保持式中仟何两个参数为常数,电容就是另一个参数的函数。故电容变换器有变间隙式、变面积式和变介电常数式=种。电容式压力(差压)变送器常采用变间隙式,弹性膜片作为感压元件,是由弹降稳定性好的特殊台金薄片(例如合氏合金、蒙耐尔台金等)制成,i差动电容的活动电极。它在压差作用蝌2 -6蔗动式雎力(差∞电容转换结构示意,可左右移动约o】mrrJ的距离。在弹,降膜片左 ‘,4隔离膜月’2'37-错钢基座'8-玻璃绝缘层
6固定电极:7一弹性膜片.8一引线右有两个用玻璃绝缘体磨成的球形凹面,采用真空镀膜法在该表面镀上一层金属薄膜,作为差动电容的固定极板。弹性膜片位于两固定极板的中央。它与固定极板构成两个小室,称为6室,两6室结构对称。金属薄膜和弹性膜片都接有输出引线。$室通过jL与自己一侧的隔离膜片腔室连通,6室和隔离腔室内都充有硅油。
当被测差压作用于左右隔离膜片时,通过内亢的硅油使测量膜片产牛与差雎成正比的微小位移,从而0l起测量膜片与两侧固走极板问的电容产生差动变化。差动变化的两电容c。(低压侧电容)、C。(高压侧电容)由引线接到测量电路。
电容式压力变送器的压力与电容的转换关系简单推导如
设测量膜片在压差Ap的作用F移动距离Ad.由于位移很小,可近似认为Ad与Ap成比例关系,即
Ad:KiAp (2-3)
式中K——比例系数。
如无压差作用在测量膜片时,左右两个固定极板问的距离为矗,则在压差作用下,左右两边固定极板间距离分别为d。+ Ad和d。- Ad,根据平板电容公式有:
Ci:Kz/(do+Ad) (2-4)
C,=Kz/(do - Ad) (2-5)
式中‘——由电容极板面积S和介质介电系数s央定的常数,/,2 -s 5/41r。
联立式(2-3)、式(2-4)、式(2-5),并将哦- Ad2≈《可得到下式:AC= K,Ap (2-6)
式中△C——电容的变化量,AC:C。-e;
墨——比例系数,墨=2K,K 压差Ap与AC成比例关系。将电容的变化经过适当的转换电路,可把差动电容转换成二线制的4~ ?,OmA直流输出信号。这种传感器结构坚宴,稳定可靠,灵敏度高;精度高,其精确度可达±0 25T0 -±0 05%;最程可调,量程范围宽,由。-1270Pa到。一42MPa,过载能力强,应用广泛,尤其适用测高静压下的微小压差变化。
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