壓力差壓變送器的結(jié)構(gòu)原理與故障處理演示文稿

壓力差壓變送器的結(jié)構(gòu)原理與故障處理演示文稿當(dāng)前1頁(yè)，總共41頁(yè)。優(yōu)選壓力差壓變送器的結(jié)構(gòu)原理與故障處理當(dāng)前2頁(yè)，總共41頁(yè)。3《壓力、差壓變送器的結(jié)構(gòu)原理與故障處理》甘光升2011年09月26日當(dāng)前3頁(yè)，總共41頁(yè)。學(xué)習(xí)目標(biāo)1.掌握電容式壓力、差壓變送器結(jié)構(gòu)與工作原理。2.掌握壓力、差壓變送器故障處理方法。3.熟悉幾種常見(jiàn)壓力、差壓變送器工作原理。4.了解各種壓力、差壓變送器電子轉(zhuǎn)換電路。5.了解變送器調(diào)試基本知識(shí)。4當(dāng)前4頁(yè)，總共41頁(yè)。51.壓力、差壓變送器概述2.壓力、差壓變送器的分類3.壓力、差壓變送器的結(jié)構(gòu)原理4.壓力、差壓變送器調(diào)試基本知識(shí)5.壓力、差壓變送器的故障處理目錄當(dāng)前5頁(yè)，總共41頁(yè)。61.壓力、差壓變送器概述變送器是對(duì)各種工藝參數(shù)，如溫度，壓力、流量、液位、成分等物理量進(jìn)行檢測(cè)，并轉(zhuǎn)化成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)：（DC4-20mA，DC1-5V），以供顯示、記錄或控制之用。擴(kuò)散硅式壓力變送器四線制二線制電容式壓力變送器當(dāng)前6頁(yè)，總共41頁(yè)。1-蓋；2-放大器盒蓋；3-敏感元件輸出電纜及插頭；4-零點(diǎn)、阻尼、量程調(diào)節(jié)螺釘；5-放大器；6-定位螺釘；7-外殼鎖緊螺母；8-容室緊固螺栓；9-外殼1.壓力、差壓變送器概述7當(dāng)前7頁(yè)，總共41頁(yè)。82.壓力、差壓變送器的分類2.1.電容式壓力、差壓變送器2.2.擴(kuò)散硅式壓力、差壓變送器2.3.膜盒式壓力、差壓變送器2.4.智能式壓力、差壓變送器擴(kuò)散硅式壓力變送器電容式壓力變送器當(dāng)前8頁(yè)，總共41頁(yè)。工業(yè)壓力變送器數(shù)字壓力變送器隔膜壓力變送器電容壓力變送器隔離液位變送器微壓變送器濕式壓力變送器本安壓力變送器擴(kuò)散硅壓力變送器智能壓力變送器2.壓力、差壓變送器的分類9當(dāng)前9頁(yè)，總共41頁(yè)。103.1.電容式壓力、差壓變送器3.1.1.結(jié)構(gòu)組成由測(cè)量部件、轉(zhuǎn)換電路、放大電路三部分組成。感壓膜片電容-電流轉(zhuǎn)換器ΔP↑ΔCIi放大和輸出限制電路反饋電路-If調(diào)零、遷移電路II04～20mA差動(dòng)電容Δd↑測(cè)量部件轉(zhuǎn)換電路放大電路測(cè)量原理圖當(dāng)前10頁(yè)，總共41頁(yè)。3.1.電容式壓力、差壓變送器11當(dāng)前11頁(yè)，總共41頁(yè)。3.1.2.測(cè)量原理差動(dòng)平板電容器有三個(gè)極板，中間一個(gè)電極板為活動(dòng)電極板，兩端為固定電極板。電容變化量與活動(dòng)電極的位移成正比。當(dāng)位移較小時(shí)，近似滿足線性關(guān)系。差動(dòng)電容的相對(duì)變化量與輸入差壓成線性關(guān)系。變送器基本不受溫度的影響。轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)檢測(cè)出差動(dòng)電容的相對(duì)變化量，將其轉(zhuǎn)換成4～20mA的直流電流輸出。3.1.電容式壓力、差壓變送器P1P2P1>P212當(dāng)前12頁(yè)，總共41頁(yè)。133.1.電容式壓力、差壓變送器

3.2.3.轉(zhuǎn)換電路作用:電容的相對(duì)變化量→差動(dòng)電流，并實(shí)現(xiàn)非線性補(bǔ)償。結(jié)構(gòu)組成:振蕩器、解調(diào)器、振蕩控制放大器及線性調(diào)整電路。各組成部分的作用及原理（畫(huà)出簡(jiǎn)化線路）測(cè)量部件電容-電流轉(zhuǎn)換器ΔPP1P2P1>P2當(dāng)前13頁(yè)，總共41頁(yè)。振蕩器解調(diào)器線性調(diào)整IC1基準(zhǔn)電壓穩(wěn)壓源IC3功放限流負(fù)反饋調(diào)零零遷RLIoE－If＋I(xiàn)dIz（│）VcVr差動(dòng)電容3.1.電容式壓力、差壓變送器整機(jī)電路流程圖14當(dāng)前14頁(yè)，總共41頁(yè)。153.1.電容式壓力、差壓變送器

整機(jī)電路當(dāng)前15頁(yè)，總共41頁(yè)。16電容-電流轉(zhuǎn)換電路作用:將差動(dòng)電容的相對(duì)變化值成比例地轉(zhuǎn)換為差動(dòng)信號(hào)Id。振蕩控制放大器解調(diào)器振蕩器電路組成:振蕩器3.1.電容式壓力、差壓變送器當(dāng)前16頁(yè)，總共41頁(yè)。17振蕩器

變壓器反饋式振蕩器

其作用為：向電容式壓力傳感器的Ci1和Ci2提供高頻電源。振蕩器的等效電路3.1.電容式壓力、差壓變送器當(dāng)前17頁(yè)，總共41頁(yè)。18+i2i2+i1i1i1解調(diào)器++i1i1i2i2(+)(+)i2i2i1i1i2i2(+)i2i2(+)i1i1i13.1.電容式壓力、差壓變送器當(dāng)前18頁(yè)，總共41頁(yè)。193.1.電容式壓力、差壓變送器

解調(diào)器作用：對(duì)通過(guò)差動(dòng)電容Ci1、Ci2的高頻電流進(jìn)行半波整流振蕩器輸出為正半周時(shí)，電流i1的路線為：T1(3)→D7

D3

→C1→Ci1→C17→R6∥R8→T1(10)振蕩器輸出為正半周時(shí)，電流i2的路線為：T1(2)→D6、D2

→C2→Ci2→C17→C11→T1(11)振蕩器輸出為負(fù)半周時(shí)，電流i2的路線為：T1(12)→R7∥R9→C17→Ci2→C2→D1、D5→T1(1)振蕩器輸出為負(fù)半周時(shí)，電流i1的路線為：T1(11)→C11→C17→Ci1→C1→D4、D8→T1(2)當(dāng)前19頁(yè)，總共41頁(yè)。20放大轉(zhuǎn)換部分

放大電路的作用:將測(cè)量部分輸出的差動(dòng)信號(hào)Id放大并轉(zhuǎn)換成4~20mA的直流輸出電流，實(shí)現(xiàn)量程調(diào)整、零點(diǎn)調(diào)整和遷移、輸出限幅和阻尼調(diào)整功能。

3.1.電容式壓力、差壓變送器當(dāng)前20頁(yè)，總共41頁(yè)。21電流放大電路

將Id放大并轉(zhuǎn)換成4~20mA的直流輸出電流，并實(shí)現(xiàn)量程調(diào)整。

3.1.電容式壓力、差壓變送器輸出電流Io路線為：E+→D11→R31∥W3→R33→D12→R18→R34

C11VT2→VT4→RL→E－當(dāng)前21頁(yè)，總共41頁(yè)。22課

間

休

息當(dāng)前22頁(yè)，總共41頁(yè)。23線性調(diào)整電路

利用W1產(chǎn)生的附加電壓UC進(jìn)行補(bǔ)償。(R22=R23)

若W1=0，正負(fù)半周負(fù)載相等，則UC=0(無(wú)補(bǔ)償作用)。

若W1≠0，正負(fù)半周負(fù)載不相等，則UC≠0(有補(bǔ)償作用)。

ΔP↑→(Ci2+Ci1)↑→回路阻抗↑→振蕩器振蕩幅度↓→Uc↓→Ic↓→Ic和K2的變化方向相反，Id與ΔP成線性關(guān)系。則IC1輸入為:3.1.電容式壓力、差壓變送器當(dāng)前23頁(yè)，總共41頁(yè)。24振蕩控制放大器

作用:

控制流過(guò)D1、D5和D3、D7的電流之和I2+I1即Ic等于常數(shù)。

定性分析：(I2+I1)↑→Ud2↑→Ud↑→V01↑→

U01↓(U01是以正電源為基準(zhǔn))→振蕩器振蕩幅度↓→變壓器T1輸出電壓↓→使(I2+I1)↓(I2+I1恢復(fù)到原來(lái)的數(shù)值)3.1.電容式壓力、差壓變送器當(dāng)前24頁(yè)，總共41頁(yè)。25擴(kuò)散硅式差壓變送器構(gòu)成方框圖擴(kuò)散硅式差壓變送器的檢測(cè)元件采用擴(kuò)散硅壓阻傳感器。由于擴(kuò)散硅的制造工藝與集成電路工藝有很好的兼容性，隨著MEMS技術(shù)的突破，擴(kuò)散硅變送器的使用越來(lái)越廣泛。工作原理：擴(kuò)散硅壓阻傳感器的應(yīng)變電阻阻值在P作用下發(fā)生變化，使硅橋產(chǎn)生不平衡電壓Us，再經(jīng)前置放大并轉(zhuǎn)換成Io輸出。3.2.擴(kuò)散硅式壓力、差壓變送器

當(dāng)前25頁(yè)，總共41頁(yè)。263.2.擴(kuò)散硅式壓力、差壓變送器

擴(kuò)散硅壓力變送器利用單晶硅的壓阻效應(yīng)而構(gòu)成。擴(kuò)散硅式壓力變送器具有體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性好和精度高等優(yōu)點(diǎn)。其核心結(jié)構(gòu)主要由硅膜片（硅杯）及擴(kuò)散電阻、引線、外殼等組成。變送器膜片上下有兩個(gè)壓力腔，分別與被測(cè)的高低壓室連通，用以感受壓力的變化。中間受拉，兩邊受壓當(dāng)前26頁(yè)，總共41頁(yè)。電路部分——

擴(kuò)散硅式差壓變送器放大電路3.2.擴(kuò)散硅式壓力、差壓變送器

27當(dāng)前27頁(yè)，總共41頁(yè)。由測(cè)量部分和轉(zhuǎn)換部分組成。測(cè)量部分作用是把被測(cè)差壓△p或壓力p轉(zhuǎn)換成作用于主杠下端的輸入力F。這個(gè)輸入力F再經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換、放大后，可以輸出0～10mA或4～20mA電流信號(hào)，送給其它儀表進(jìn)行顯示或組成自動(dòng)控制系統(tǒng)。3.3.膜盒式差壓變送器28當(dāng)前28頁(yè)，總共41頁(yè)。293.4.智能式差壓變送器智能變送器是在普通的模擬式變送器的基礎(chǔ)上，增加微處理器而構(gòu)成的一種智能式檢測(cè)儀表。智能式變送器性能高，使用靈活。特點(diǎn)：可進(jìn)行遠(yuǎn)程通信。利用手持通信器，可對(duì)現(xiàn)場(chǎng)變送器進(jìn)行各種運(yùn)行參數(shù)的選擇和標(biāo)定；其精確度高，使用與維護(hù)方便。智能差壓變送器的結(jié)構(gòu)原理：從整體上看，智能差壓變送器是由硬件和軟件兩大部分組成；從電路結(jié)構(gòu)上看，智能差壓變送器包括傳感器部件和電子部件兩部分。當(dāng)前29頁(yè)，總共41頁(yè)。303.4.智能式差壓變送器當(dāng)前30頁(yè)，總共41頁(yè)。31ST3000差壓變送器復(fù)合型擴(kuò)散硅傳感器:在單個(gè)芯片上形成差壓、靜壓和溫度三種用途的感測(cè)元件。測(cè)取傳感器數(shù)據(jù)寫(xiě)入傳感器特性數(shù)據(jù)編程器寫(xiě)入變送器參數(shù)，動(dòng)態(tài)保護(hù)工作狀態(tài)下的RAM數(shù)據(jù)。掉電后重新上電時(shí)裝回?cái)?shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù)設(shè)定器數(shù)據(jù)生產(chǎn)用計(jì)算機(jī)3.4.智能式差壓變送器當(dāng)前31頁(yè)，總共41頁(yè)。ST3000系統(tǒng)接線示意圖

ST3000系列智能壓力、差壓變送器所用的現(xiàn)場(chǎng)通訊器為SFC型，帶有鍵盤(pán)及液晶顯示器?？梢越釉诂F(xiàn)場(chǎng)變送器的信號(hào)端子上，就地設(shè)定或檢測(cè)，也可以在遠(yuǎn)離現(xiàn)場(chǎng)的控制室中，接在某個(gè)變送器的信號(hào)線上進(jìn)行遠(yuǎn)程設(shè)定及檢測(cè)。實(shí)現(xiàn)的功能（1）組態(tài)（2）測(cè)量范圍的改變（3）變送器的校準(zhǔn)（4）自診斷（5）變送器輸送/輸出顯示（6）設(shè)定恒流輸出

3.4.智能式差壓變送器32當(dāng)前32頁(yè)，總共41頁(yè)。以1151序列電容式壓力、差壓變送器為例子。量程調(diào)整范圍所有的1151變送器都可在最大量程和最大量程的1/6范圍內(nèi)調(diào)整，比為6:1。如，量程范圍4檔時(shí)，其可調(diào)的范圍是0—6.22kPa到37.29kPa。4.壓力、差壓變送器調(diào)試基本知識(shí)當(dāng)前33頁(yè)，總共41頁(yè)。零位調(diào)整范圍1151可以進(jìn)行500%的正遷移或600%的負(fù)遷移。但是零位正、負(fù)遷移后的校驗(yàn)的測(cè)量范圍不能超過(guò)變送器的最大測(cè)量范圍的極限值。正負(fù)遷移插座就安裝在此電路板上。此插座有三個(gè)位置，中間位置是無(wú)遷移的位置。要得到較大的正負(fù)遷移量，則可將跨接件插到“正遷移”（SZ）或“負(fù)遷移”（EZ）的位置上。注意：此跨接件位于放大板的元器件側(cè)，要觸及此跨接件必須將放大板從變送器中拔出。4.壓力、差壓變送器調(diào)試基本知識(shí)當(dāng)前34頁(yè)，總共41頁(yè)。線性調(diào)整變送器可以調(diào)校在過(guò)零位的測(cè)量范圍上（例如：－18.68~＋18.68kPa）。但此時(shí)對(duì)變送器的線性度有輕微的影響。這種影響可通過(guò)調(diào)整線性電位器來(lái)校正。

除零位和量程的調(diào)整以外，在放大電路板上還有一個(gè)線性調(diào)整電位器。一般不要再作調(diào)整，但是要獲得更高的線性，可重調(diào)零位和量程。

4.壓力、差壓變送器調(diào)試基本知識(shí)當(dāng)前35頁(yè)，總共41頁(yè)。輸出過(guò)大1）導(dǎo)壓管檢查導(dǎo)壓管是否泄露或堵塞。檢查空導(dǎo)壓管內(nèi)是否存有液體。檢查變送壓力容室內(nèi)有無(wú)沉積物。2）變送器的電氣連接保證刺刀式插頭座處清潔和檢查傳感器組件連接情況。檢查8號(hào)插針是否可靠接表殼地。c.檢查電源的輸出是否符合所需電壓值。365.壓力、差壓變送器的故障處理當(dāng)前36頁(yè)，總共41頁(yè)。373）變送器的電路故障用備用電路板檢查電路板是否有故障。更換有故障的電路板。4)傳感器組件（參照傳感器組件的檢查。）5)電源輸出過(guò)小或無(wú)輸出1）接線回路檢查回路連接是否發(fā)生短路或多點(diǎn)接地。檢查回路連接的正負(fù)極性和回路阻抗是否符合要求。(測(cè)試電壓不高于100V)5.壓力、差壓變送器的故障處理當(dāng)前37頁(yè)，總共41頁(yè)。382）導(dǎo)壓管