电容式差压变送器的特点及原理

电容式差压变送器采用二线制，供电电压24v
检测部分
DC,其敏感元件为差动式电容，它可将差压的变化转换为电容量的变化，这个变化经传送部分运算放大后，由变送器输出4 · 20mA直流信号，从而实现压力的自动测量。整个电容式差压变送器耐震耐冲击，可靠度高，稳定性好，精度高，允许的误差一般不超过其量程的± 0· 25％。因此，电容式差压变送器被广泛应用于石油、化工、冶金、造纸、纺织、医药、电力等领域生产过程中。
电容式差压变送器分为检测部分和传送部分。

 检测部分是将被测的压力差经过电极转换为静电容量的变化值。其原理如图2所示。被测流体的差压通过导压管进人变送器的正负压室，分别作用于左右两个隔离膜片上，通过充灌液将压力传送到测量膜片上使形成差压，从而产生位移Ad,由于位移较小，可近似认为与Ad互成线性关系。即Ad： 1<1，一般情况下Ad不大于0· limn,这样，两固定
电极之间的电容量将不再相等，二者呈如下关系：

电容式差压变送器

C2 一Cl Ad

C2 + Cl确

式中：1<3是关于KI /确的一个常数；确是变形前左右两固定板之间的距离。
经过检测后，传送部分放大器电路、电阻及电位器组成的线性电阻网络利用差动电容元件将电容量的变化转换为电流信号与 ，经相敏整流后输出两组
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信号：一组叫做差动信号荪，它是产生的电流的差值；另一组叫做共模信号/“，它是产生的电流之和。差动信号苤与反馈信号比较后经电流放大器的放大成为4一20mA DC电流/0输出。输出电流经复杂的电路转换为与其成正比的反馈信号标反馈至电流放大器的输人端，保证了反馈信号与输出电流成线性关系。同时，产生的共模信号/“在电路中保持不变，使得与被测压力差卸之间成为单一的比例关系。

2造成电容式差压变送器误差因素

众所周知，导致电容式差压变送器误差的因素除仪表量程、灵敏度、精度、线性度、静压特性、稳定性等外，还与大气压、温度、重力加速度及安装方式有关。从第二节中电容式差压变送器的原理探讨我们可以看出，测量仪表本身的结构也会影响到仪表的测量精度0

 
1.导线；2．隔离膜片；3，充灌液；4．固定电极； 5．测量膜片；6．刚性绝缘体（陶瓷）；7．浮动膜片图2 压力变送器检测部分原理图
2· 1变送器测量膜片及隔离膜片制造条件约束造成设计误差
从其使用原理上看，当有差压产生时，必然导致测量膜片产生或多或少的位移，差压卸作用于隔离膜片上，通过灌充液传递使得测量膜片产生位移配，它们之间呈近似的线性关系。当测量高压差时，为满足条件测量膜片设计较厚；而在测量微差压时，膜片太厚则灵敏度降低，因此，在设计时考虑到制造因素，测量膜片必然不能满足位移Ad远远小于其壁厚的条件，造成设计上的误差。
2．2电源和电源线路干扰可能造成误差
由于电容式差压变送器检测部分利用的是平行板电容器原理，考虑到形变等因素电极板被制作成了弧形，都没有考虑边缘电场的影响，产生的电场分布不均匀，从而使得膜片产生的位移Ad与电容量变化AC 偏离了近似的线性关系。而电源线路的不合理铺设（如无接地线）必然会在电线横截面外产生分布电容，对压力变送器的平行板电场产生干扰，也造成近似的比例关系越来越偏离实际，使得测量值与实际值存在一定的偏差！〕
2· 3仪表选择不合理导致相对误差
仪表的**误差是测量值减真实值之间的**值，仪表的固定误差是其量程精度，对于相同的压力条件，采用不同量程精度的压力变送器误差不同，用大量程的压力变送器测量小压力值会产生较大的误差。对于一一．台精度为0· 075％的变送器其固定误差为 0· 75Pa，也就是说，测量IMPa的压力时，该仪表的精度为0· 075％，而测量500kPa的压力时，仪表的精工业计量2010年增刊1
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度为0．巧％，而测量10kPa的压力时，其精度只有 7 · 5％。说明采用同一种压力变送器，测量值越小，相对误差越大，因此，仪表的不合理选型会导致测量误差偏大。
2· 4仪表引压管路设计安装不合理导致误差
变送器测量压力时须设置引压管路，在安装时差压变送器引压管取压点与容器壁不能完全垂直、引压管设置太长或无倾斜度、仪表与引压管路密封不严，存在压力延缓现象，造成静压不平衡存在附加误差，同时压力变送器引压管内介质中含有气体或液体时造成介质密度变化引起测量值偏差。
一般情况下，测量液相压力时，取压口一般选择在管线或设备的下侧部位，以防止介质中析出的气泡进人引压管，引起测量的迟缓，但也不宜开在**部，以防沉渣堵塞取口。在环境温度较低的地区，应在引压管中部设置一防冻液盛装设备，以防止如原油等液体介质凝管造成压力不准的现象。
2· 5环境温度变化导致仪表测量误差
仪表设定的量程（=pgh)是以密度p不变为基础，一些密度p随温度变化比较大的液体，当环境温度与被测处温度差距比较大时或当容器内的介质含有液相或气相成分时，引压管内液体密度p发生较大的变化，这时，二次仪表反应的示值与实际值就会有很大的误差。
2· 6流体长时间压力波动现象造成检测硬件受损
在压力频繁升降的条件下，隔离膜片及测量膜片受到压差产生的交变应力的作用，使测量膜片的位移 Ad超过允许的范围，特别是在实际压力值比仪表量程的**值还大的情况下，测量膜片受到的应力超出测量膜片的屈服极限伊，必然会产生变形甚至断裂，导致仪表产生漂移，从而检测到的压力值不准或不能检测。
2· 7差压变送器零位调节不准导致误差
仪表在安装过程中产生的误差可以用零位调节的方法消除，智能化变送器可在现场用手持通讯器或在仪表本体上直接确认零占 一旦零位调节不合理，压力指示值与实际值完全不符，若对压力变送器的示值不加以修正，将会导致较大的误差。

3结论与建议

综合上述，影响电容式差压变送器造成测量误差的因素有仪表固有的，有随机的。在设备安装时应尽量避免误差因素的影响，在仪表运行过程中我们要结合这些因素合理评价压力差压变送器的精度，对仪表
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（4）自动称量试验的步骤
．启动自动称量系统，包括门座式起重机动态电子称重系统正常运行条件下的辅助设备。
@使自动称量系统运行数个称量周期，以确保达到正常运行状态。
．中断自动称量系统，记录累计重量的开始示值与每次称量结果。
@运行自动称量系统达到（3）规定的每次试验所需的称量周期。
o中断自动称量系统，记录累计重量的*后示值。
@步骤．得到的开始示值与步骤（5）得到的*后示值之间的差值，确定试验期间累计重量的示值。
．用步骤@确定的指示累计重量按公式（1），确定自动称量试验累计误差。
注意：如果动态称重系统的实际分度值d > 0· 2e, 则应将数字示值中包含的舍人误差消除掉，这可以通过下面两种方式之一完成。

如果可能，应选择下列试验载荷的质量，来消除舍人误差：
．如果**允许误差= 1. 5e（或0巧e，2· 5e，一），选择的试验载荷的质量值应尽可能接近整分度值。
如果**允许误差= 1. 0e（或2·，3 · Oe，一），选择的试验载荷的质量值应尽可能接近整分度值加（或减）0巧。，
如果无法按上面的规定选择试验载荷的质量，可以决定在表1中规定的**允许误差上再增加0· 5e，以便将数字指示装置的舍人误差包括进去。

2结束语