5.4压力变送器（课件）-《传感器检测技术》同步教学（电子工业版）

课题一 压力的测量 课题二 力的测量 课题三 称重传感器 课题四 压力变送器 2024/1/4 1 模块五 压力的测量 模块五 压力的测量 在检测系统中所说的压力是指物理学中的压强，即指垂直均匀地作用于单位面积上的力。一般情况下，力的测量包括压力的测量和力的测量。压力传感器主要用于测量气体、液体密封容器或管道里的压力；力传感器主要用于两个方面：测力和称重。压力和力是自动化生产过程中的重要工艺参数和自动化控制依据。 2024/1/4 2 课题四 压力变送器 ◆ 知识点 ¤　了解压力变送器的基本结构 ¤　学习压力变送器的适用范围 ◆ 技能点 ¤　掌握压力变送器的接线及使用方法 [任务提出] 供水系统在人们生活和工业应用当中是必不可少的。随着人们生活水平的提高和现代工业的发展，人们对供水系统压力的稳定性和系统的可靠性要求越来越高，如为满足高层住宅楼居民的生活供水，需要在小区内设立恒压供水系统，将自来水公司的水压提升到一定的压力。因为居民用水量是随时间变化的，在不用水时或用水量较小的情况下，水管压力变化较小，当供水量大时，水管压力变化较大，致使水压不稳。变频恒压供水系统能够很好的满足现代供水系统的要求。 图5-4-1变频恒压供水系统 出水压力的检测是恒压供水系统的重要环节，根据小区楼层不同，出水压力一般为0.5~0.6MPa。检测出水压力常采用压力变送器，压力变送器测量精度、使用寿命关系到本系统能否正常工作。某小区自来水压力不稳，造成燃气热水出水忽冷忽热，遭到居民投诉，技术员小张经检修发现是压力变送器出现故障，输出值有跳变，不稳定。测量压力值不稳定，造成的水压控制不稳定。小张需要更换压力变送器。需要向物资部门提供一份详细的物资采购单。 [任务分析] 小张通过检测压力变送器，发现压力变送器出现故障，需要更换压力变送器。在没有原装配件的情况下，要根据原来的压力变送器参数选择替代品。怎样根据故障产品选择替代品？本课题的任务就是学习压力变送器的正确选择方法，以及压力变送器的测量、安装、检修、接线方法，能够正确使用压力变送器。 [相关知识] 一、压力变送器 压力变送器是一种特殊的压力传感器，其输出是标准的电流（4~20mA）或电压（1~5V）信号，常常作为标准件用于工业过程控制和检测，因不受空间场地的影响，其外观笨重、结实，不怕碰撞，也被称为现场仪表。压力变送器由压力传感器和信号转换电路、壳体及过程连接件组成。压力传感器将来自现场的液体或气体等介质的压力参数转换成为微小的电流或电压信号，通过标准的转换电路转换成4～20mADC或1～5VDC工业标准信号，送至显示仪、记录仪、计算机或控制器等仪表。在工业中，常称为现场仪表或一次仪表。常见外形如图5-4-2所示。 压力变送器按工作原理可分为压阻式、应变式和电容式。其中电容式压力变送器因其稳定性好，测量精度而应用广泛 图5-4-2 各种压力变送器 二、压力变送器工作原理 压力变送器要求测量精度高，输出稳定不漂移，抗过载能力强，常常选用电容式压力传感器作为压力敏感元件。 电容式传感器是把被测量转换为电容量变化的一种传感器。电容式传感器的基本工作原理可以用图7-4-3所示的平板电容器来说明。设两极板相互覆盖的有效面积为A（m2），两极板间的距离为d（m），极板间介质的介电常数为ε（F/m），在忽略板极边缘影响的条件下，平板电容器的电容量C（F）为： 由上式可以看出，A、d、ε三个参数都直接影响着电容量C的大小。如果保持其中两个参数不变，而使另外一个参数改变，则电容量就将发生变化。所以电容式传感器可以分为三种类型：改变极板面积的变面积式；改变极板距离的变间隙式；改变介电常数的变介电常数式。 1．变面积式电容传感器 图5-4-3 (b)是一直线位移型电容式传感器的示意图。当动极板移动△x后，覆盖面积就发生变化，电容量也随之改变，电容因位移而产生的变化量为： 图5-4-3 变面积式电容传感器 其灵敏度为 可见增加b或减小d均可提高传感器的灵敏度。 图5-4-3(c)是角位移型电容式传感器。当动片有一角位移时，两极板间覆盖面积就发生变化，从而导致电容量的变化，此时电容值为 ： 图5-4-3(d)中极板采用了锯齿板，其目的是为了增加遮盖面积，提高灵敏度，便于加工。当齿板