《压力检测与变送》PPT课件.ppt

1,过程控制及仪表,吉林大学通信学院,2,压力测量中常分为：绝对压力：相对与真空表压负压或真空度,工程上所用的压力指示值，大多为表压（绝对压力计的指示值除外）。表压是绝对压力和大气压力之差，即,压力的表示及相互间的关系,P负,3,4,常用压力测量仪表的分类,液柱式压力计U形管压力计、单管压力计、倾斜式压力计活塞式压力计弹性压力计弹簧管压力表、膜盒式微压计电气式压力计,5,（1）弹簧管式弹性元件如图（a）所示。弯成圆弧形的金属管子，它的截面做成扁圆形或椭圆形，当通入压力p后，它的自由端就会产生位移。,测压范围较宽，可测量高达1000MPa的压力。,弹力式优点：具有结构简单、使用可靠、读数清晰、牢固可靠、价格低廉、测量范围宽以及有足够的精度等优点,6,（2）波纹管式弹性元件波纹管式弹性元件是一个周围为波纹状的薄壁金属筒体，如图b）所示。这种弹性元件易于变形，而且位移很大，常用于微压与低压的测量（一般不超过1MPa）。,弹簧线性度好,7,（3）薄膜式弹性元件,由两张金属膜片沿周口对焊起来，成一薄壁盒子，内充液体（例如硅油），称为膜盒。,薄膜式弹性元件根据其结构不同还可以分为膜片与膜盒等。它的测压范围较弹簧管式的为低。图（c）为膜片式弹性元件，它是由金属或非金属材料做成的具有弹性的一张膜片（有平膜片与波纹膜片两种形式），在压力作用下能产生变形。,8,电气式压力计,它是通过机械和电气元件将被测压力转换成电量（如电阻、电容、电感或电势等）来进行测量的仪表。电气式压力计一般由压力传感器、测量电路和信号处理装置所组成。快、测量范围广、精度高、远距,传感器,压力,电量,测量线路,指示器记录仪控制器,辅助电源,电气式压力计组成方框图,9,电气式压力计-霍尔式压力计,霍尔电势的大小与半导体材料、所通过的电流（一般称为控制电流）、磁感应强度以及霍尔片的几何尺寸等因素有关，可用下式表示：UKBI式中U霍尔电势；K霍尔常数，与霍尔片材料、几何形状有关；B磁感应强度；I通过电流。,10,电气式压力计-应变片压力传感器,电阻应变原理：被测压力使应变片产生应变。当应变片产生压缩应变时，其阻值减小；当应变片产生拉伸应变时，其阻值增加。,电阻,相对变化量,外力,已知,定义纵向应变,得,泊松系数,11,电气式压力计-应变片压力传感器,应变系数,金属电阻压阻效应小，应变效应大。半导体，压阻系数很大，应变效应可忽略,相对变化量,两边同除,它表示金属丝导体产生应变时的电阻相对变化量。,12,电气式压力计-应变片压力传感器,应变片式压力传感器,13,压阻式压力传感器,原理：采用单晶硅片为弹性元件，在单晶硅膜片上利用集成电路的工艺，在单晶硅的特定方向扩散一组等值电阻，并将电阻接成桥路，单晶硅片置于传感器腔内。当压力发生变化时，单晶硅产生应变，使直接扩散在上面的应变电阻产生与被测压力成比例的变化，再由桥式电路获得相应的电压输出信号。,电气式压力计,14,原理图,1.测量部分：,DDZ-型差压（压力）变送器,作用：被测压力等过程参数转化成4-20mA信号,15,结构图,1.低压室2.高压室3测量元件4.轴封膜片5.主杠杆6.过载保护簧片7.静压调整螺钉8.矢量机构9.零点迁移弹簧;10.平衡锤；11.量程调整螺钉12.检测片13.差动变送器;14.副杠杆;15.放大器;17.永久磁钢;18.可动线圈;19.负载20.调零弹簧,16,2.杠杆系统的受力分析,支点M,17,3.位移检测放大器（位移/电流转换器）,（1）检测变压器、振荡电路,振荡器工作过程,18,放大器：整流滤波与功率放大,4.电磁力反馈。,19,整机特性,电流和压差关系,20,电容式差压变送器,作用：将输入差压线性地转换成两电容之差与两电容之和的比值,21,智能式差压变送器,1）精度高（5）、稳定、可靠；,2）具有补偿功能,3）具有数字、模拟输出方式，能够实现双向数据通信,4）具有数字微调、数字阻尼、通信报警、工程单位换算等有关的存储等功能,22,硬件构成及其功能,1)传感器部分：,将差压02.5V;供电电压：5V,工作电流：0.8mA.,2）A/D转换：带有前置放大，16位，具有自校准功能,3）CPU:AT89S8252与MCS51兼容;,4）HART通信部分：二进制数字信号与FSK信号之间的转换,5)AD421:数/模转换芯片；电压调整：将24V5V.,6)监控电路：保护CPU状态。,软件构成：监控程序和通信程序,A/D采样、非线性补偿、量程转换、线性或开方输出、阻尼及D/A输出,23,压力检测仪表的选用,压力检测仪表的选择主要包括：仪表的型式、量程范围、精度与灵敏度、外形尺寸以及是否需要远传和其他功能，如指示、记录、报警控制等。选用的主要依据：必须满足工艺生产过程的要求，包括量程与精度。必须考虑被测介质的性质，如温度高低、工作压力大小、粘度、易燃易爆程度等。必须注意仪表安装使用的现场环境条化，如环境温度、电磁场、振动等。选择的主要方面：仪表量程的选择：测量稳定压力（4/3被测压力最大值）;测量波动较大的压力（3/2被测压力最大值）；保证精度（被测压力最小值不低于量程的1/3）