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目前一頁\總數(shù)四十一頁\編于六點(diǎn)優(yōu)選壓力差壓變送器的結(jié)構(gòu)原理與故障處理目前二頁\總數(shù)四十一頁\編于六點(diǎn)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日目前三頁\總數(shù)四十一頁\編于六點(diǎn)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。4目前四頁\總數(shù)四十一頁\編于六點(diǎn)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5.壓力、差壓變送器的故障處理目錄目前五頁\總數(shù)四十一頁\編于六點(diǎn)61.壓力、差壓變送器概述變送器是對各種工藝參數(shù)，如溫度，壓力、流量、液位、成分等物理量進(jìn)行檢測，并轉(zhuǎn)化成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)信號：（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目前六頁\總數(shù)四十一頁\編于六點(diǎn)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目前七頁\總數(shù)四十一頁\編于六點(diǎn)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目前八頁\總數(shù)四十一頁\編于六點(diǎn)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目前九頁\總數(shù)四十一頁\編于六點(diǎn)103.1.電容式壓力、差壓變送器3.1.1.結(jié)構(gòu)組成由測量部件、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差動電容Δd↑測量部件轉(zhuǎn)換電路放大電路測量原理圖目前十頁\總數(shù)四十一頁\編于六點(diǎn)3.1.電容式壓力、差壓變送器11目前十一頁\總數(shù)四十一頁\編于六點(diǎn)3.1.2.測量原理差動平板電容器有三個極板，中間一個電極板為活動電極板，兩端為固定電極板。電容變化量與活動電極的位移成正比。當(dāng)位移較小時，近似滿足線性關(guān)系。差動電容的相對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)檢測出差動電容的相對變化量，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目前十二頁\總數(shù)四十一頁\編于六點(diǎn)133.1.電容式壓力、差壓變送器

3.2.3.轉(zhuǎn)換電路作用:電容的相對變化量→差動電流，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（畫出簡化線路）測量部件電容-電流轉(zhuǎn)換器ΔPP1P2P1>P2目前十三頁\總數(shù)四十一頁\編于六點(diǎn)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差動電容3.1.電容式壓力、差壓變送器整機(jī)電路流程圖14目前十四頁\總數(shù)四十一頁\編于六點(diǎn)153.1.電容式壓力、差壓變送器

整機(jī)電路目前十五頁\總數(shù)四十一頁\編于六點(diǎn)16電容-電流轉(zhuǎn)換電路作用:將差動電容的相對變化值成比例地轉(zhuǎn)換為差動信號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、差壓變送器目前十六頁\總數(shù)四十一頁\編于六點(diǎn)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、差壓變送器目前十七頁\總數(shù)四十一頁\編于六點(diǎn)18+i2i2+i1i1i1解調(diào)器++i1i1i2i2(+)(+)i2i2i1i1i2i2(+)i2i2(+)i1i1i13.1.電容式壓力、差壓變送器目前十八頁\總數(shù)四十一頁\編于六點(diǎn)193.1.電容式壓力、差壓變送器

解調(diào)器作用：對通過差動電容Ci1、Ci2的高頻電流進(jìn)行半波整流振蕩器輸出為正半周時，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，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，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，電流i1的路線為：T1(11)→C11→C17→Ci1→C1→D4、D8→T1(2)目前十九頁\總數(shù)四十一頁\編于六點(diǎn)20放大轉(zhuǎn)換部分

放大電路的作用:將測量部分輸出的差動信號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、差壓變送器目前二十頁\總數(shù)四十一頁\編于六點(diǎn)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－目前二十一頁\總數(shù)四十一頁\編于六點(diǎn)22課

間

休

息目前二十二頁\總數(shù)四十一頁\編于六點(diǎn)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、差壓變送器目前二十三頁\總數(shù)四十一頁\編于六點(diǎn)24振蕩控制放大器

作用:

控制流過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)到原來的數(shù)值)3.1.電容式壓力、差壓變送器目前二十四頁\總數(shù)四十一頁\編于六點(diǎn)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

目前二十五頁\總數(shù)四十一頁\編于六點(diǎn)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壓力腔，分別與被測的高低壓室連通，用以感受壓力的變化。中間受拉，兩邊受壓目前二十六頁\總數(shù)四十一頁\編于六點(diǎn)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目前二十七頁\總數(shù)四十一頁\編于六點(diǎn)由測量部分和轉(zhuǎn)換部分組成。測量部分作用是把被測差壓△p或壓力p轉(zhuǎn)換成作用于主杠下端的輸入力F。這個輸入力F再經(jīng)過轉(zhuǎn)換、放大后，可以輸出0～10mA或4～20mA電流信號，送給其它儀表進(jìn)行顯示或組成自動控制系統(tǒng)。3.3.膜盒式差壓變送器28目前二十八頁\總數(shù)四十一頁\編于六點(diǎn)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，可對現(xiàn)場變送器進(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。目前二十九頁\總數(shù)四十一頁\編于六點(diǎn)303.4.智能式差壓變送器目前三十頁\總數(shù)四十一頁\編于六點(diǎn)31ST3000差壓變送器復(fù)合型擴(kuò)散硅傳感器:在單個芯片上形成差壓、靜壓和溫度三種用途的感測元件。測取傳感器數(shù)據(jù)寫入傳感器特性數(shù)據(jù)編程器寫入變送器參數(shù)，動態(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.智能式差壓變送器目前三十一頁\總數(shù)四十一頁\編于六點(diǎn)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)場通訊器為SFC型，帶有鍵盤及液晶顯示器。可以接在現(xiàn)場變送器的信號端子上，就地設(shè)定或檢測，也可以在遠(yuǎn)離現(xiàn)場的控制室中，接在某個變送器的信號線上進(jìn)行遠(yuǎn)程設(shè)定及檢測。實(shí)現(xiàn)的功能（1）組態(tài)（2）測量范圍的改變（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目前三十二頁\總數(shù)四十一頁\編于六點(diǎn)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，其可調(diào)的范圍是0—6.22kPa到37.29kPa。4.壓力、差壓變送器調(diào)試基本知識目前三十三頁\總數(shù)四十一頁\編于六點(diǎn)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)的測量范圍不能超過變送器的最大測量范圍的極限值。正負(fù)遷移插座就安裝在此電路板上。此插座有三個位置，中間位置是無遷移的位置。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)試基本知識目前三十四頁\總數(shù)四十一頁\編于六點(diǎn)線性調(diào)整變送器可以調(diào)校在過零位的測量范圍上（例如：－18.68~＋18.68kPa）。但此時對變送器的線性度有輕微的影響。這種影響可通過調(diào)整線性電位器來校正。

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)試基本知識目前三十五頁\總數(shù)四十一頁\編于六點(diǎn)輸出過大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目前三十六頁\總數(shù)四十一頁\編于六點(diǎn)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)電源輸出過小或無輸出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。(測試電壓不高于100V)5.壓力、差壓變送器的故障處理目前三十七頁\總數(shù)四十一頁\編于六點(diǎn)382）導(dǎo)壓管