壓力測量及變送技術(shù)講義

壓力測量及變送

目錄

一、壓力測量基礎(chǔ)知識

1、壓力測量的意義

2、壓力的概念

3、壓力測量常用單位

4、壓力單位及換算

二、壓力測量儀表

（-）常用基礎(chǔ)壓力計

（-）活塞壓力計

1、工作原理

2、工作范圍

3、維護保養(yǎng)

4、操作技能

（三）浮球壓力計

（四）數(shù)字壓力計

（五）工業(yè)壓力表

1、結(jié)構(gòu)組成

2、工作原理

3、彈性變形

4、測量要點

5、操作技能

三、壓力變送器

（一）、1151型電容變送器

1、測量原理

2、安裝與接線

3、校驗與調(diào)整

（二）、EJA智能變送器

1、工作原理與結(jié)構(gòu)

2、智能變送器的特性

（三）、2010TC多變量變送器

四、變送器的檢定與維護

1、變送器的檢定方法

2、變送器的維護技巧

五、常見故障與診斷

1、壓力變送器常見故障與處理方法

2、差壓變送器常見故障與處理方法。

第一節(jié)壓力測量基礎(chǔ)知識

一、壓力測量的意義

在工業(yè)自動化控制、農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)建設(shè)、建筑、國防以及科學(xué)研究的廣大領(lǐng)域內(nèi)，

都需要進行壓力測量和控制。因此，需要選用正確的壓力儀器、儀表來觀測和控

制壓力的大小、變化，以便保證生產(chǎn)、生活和科研工作能夠安全、順利地進行。

在各類測量器具中，各種壓力儀器儀表是屬于量大面廣的測量器具，它在國

民經(jīng)濟的各個領(lǐng)域內(nèi)都有著非常廣泛的應(yīng)用。例如：在水利建設(shè)中，從筑壩攔水

到抽水灌溉，都需用壓力儀表來進行測量和控制。在氣象工作中，為進行氣象條

件的分析和天氣預(yù)報，更是把大氣壓力的測量數(shù)據(jù)作為主要的依據(jù)之一。

在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)過程中，壓力是一個非常重要的參數(shù)，它決定了生產(chǎn)過程能

否正常的進行，壓力與溫度、流量、液位一起并稱為工業(yè)自動化控制的四大要素。

例如在合成氨生產(chǎn)中，氫氣與氮氣在合成塔內(nèi)合成，壓力是決定這個化學(xué)反應(yīng)的

主要因素之一，它既影響物料平衡關(guān)系，也影響化學(xué)反應(yīng)速度，所以必須嚴(yán)格遵

守工藝操作條件，保持一定的壓力，才能確保生產(chǎn)正常地進行。近代熱力設(shè)備趨

向于采用高壓工質(zhì)，如果對壓力缺乏可靠的檢查，可能會使設(shè)備損壞，甚至引起

設(shè)備爆炸事故，直接危及設(shè)備和工作人員的安全。例如發(fā)電廠的高溫高壓鼓形鍋

爐，若沒有汽鍋壓力計和水位計連續(xù)監(jiān)視汽壓和水位的變化情況，就很難正確控

制給水量，對這類鍋爐只要停止半分鐘給水，就會使壓力突增，如無壓力計監(jiān)視

報警，將會發(fā)生重大爆炸事故。又如化肥廠多臺高壓機在運行中需用機油來潤滑

活動部位，當(dāng)油泵輸出壓力下降而未檢測到，設(shè)備不能及時得到潤滑，將使活動

部位溫度上升而損壞設(shè)備。在某些條件下，壓力還直接決定設(shè)備的經(jīng)濟性，例如

汽輪機排汽的真空度，內(nèi)燃機的排氣背壓都對設(shè)備的效率有重大影響。

在國防工業(yè)中，導(dǎo)彈、飛船在空氣中飛行，必須先進行飛行條件的試驗，以

測量周圍的氣流壓力對導(dǎo)彈和飛船表面的分布情況，用以確定設(shè)計參數(shù)。各種飛

行器飛行高度的測定，噴氣飛機速度的控制，核潛艇的運行和潛水深度的探測，

都要用到測量壓力的儀表。在常規(guī)武器方面，亦需作各種爆破壓力的測定，以設(shè)

計具有高效而又輕便的武器裝備。

在科學(xué)研究方面，壓力測量和控制的應(yīng)用也是十分廣泛。如在高溫高壓的作

用下，對各種材料進行處理，從而生產(chǎn)各種新型的高強度材料，如石墨晶體在高

溫高壓作用下，改變相態(tài)而形成人造金鋼石；人造寶石、碳氐硼等也是經(jīng)過超高

壓處理而形成的。在特定的條件下，經(jīng)過超高壓的作用，氣態(tài)氫可以轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)

的金屬氫，并具有一切金屬的性能。同樣，非金屬的碳，也可以轉(zhuǎn)換為金屬性能

的碳。所有這些，都必須進行壓力的測量與控制。

綜上所述，壓力測量的基本任務(wù)，就是要在使用有關(guān)壓力量值的儀器儀表時,

保證其數(shù)值的準(zhǔn)確可靠。這就需要我們研究壓力量值的傳遞方法，研制各種壓力

基、標(biāo)準(zhǔn)儀器和工作用儀器，掌握壓力儀器的使用和維護方法并能夠?qū)ζ溥M行修

理和改進，從而達到保證安全，提高產(chǎn)品質(zhì)量的目的。

二、壓力的概念

1、壓力

壓力是指垂直均勻作用在單位面積上的力，由式（1一1）計算

PF/S式（1—1）

式中：P----壓力，N/m2（帕斯卡）。

F---垂直作用力，N（牛頓）

S——受力面積，m2（平方米）。。

國際單位制中規(guī)定的壓力單位名稱是帕斯卡，簡稱“帕”，其物理意義是：

一牛頓的力垂直均勻地作用在一平方米的面積上產(chǎn)生的壓力，用符號Pa表示。

帕斯卡，它是在1971年第十四屆國際測量大會上批準(zhǔn)的具有專門名稱的導(dǎo)

出單位之一。1984年我國也規(guī)定將帕斯卡作為法定的壓力計量量單位。

從壓力的定義已知，壓力的單位不是基本單位，而是一個導(dǎo)出單位。它是由

質(zhì)量、長度和時間單位導(dǎo)出的一個單位。

1Pa=1N/m2讀作1帕=1牛/米2

從上式（1-1）可以看出，壓力P的大小，不僅與作用力F有關(guān)，而且與承

受力的面積S的大小有關(guān)。例如：有一個5牛頓的力作用在一個5平方米的面積

上，則根據(jù)公式（1-1）得到壓力P為1帕斯卡，而同樣是5牛頓的力，但作用

于1平方米的面積上，根據(jù)公式可知壓力為5帕斯卡。由此可見，壓力是與所承

受的面積成反比例；而與所受的力成正比例。

又由于帕的單位太小，在實際工作中人們常常使用千帕（kPa）和兆帕（MPa）兩

種壓力單位。它與其他非法定壓力單位的換算關(guān)系為:

(1)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓：是指緯度為45的海平面上的大氣壓，又稱物理大氣壓。

latm=101.325kPa

(2)工程大氣壓：等于1kgf垂直均勻地作用在一平方厘米的面積上產(chǎn)生的壓

力。Ikgf/cm2=0.098067MPa；

(3)巴(歐洲常用):lbar=0.1MPa

(4)磅/英寸(美制)：Ibf/ln2(psl)=0.00689MPa；14.46psl=lbar=0.1MPa

(5)毫米水柱(在溫度為4℃,重力加速度為9.80665m/s2時)：ImmHzO=9.81

X106Mpa

(6)毫米汞柱(在溫度為0℃,重力加速度為9.80665m/s?時)：lmmHg=L333

X104Mpa。

2、幾個不同的壓力概念：

(1)大氣壓力

大氣壓力就是地球表面上的空氣柱重量所產(chǎn)生的壓力。

(2)絕對壓力

以絕對真空為零點起算的壓力。

(3)表壓力

以大氣壓力為零點起算的、高于大氣壓力的那部分壓力。

(測量表壓是在絕對壓力大于大氣壓力的條件下進行，當(dāng)一般壓力表的示值為零

時，說明此時的絕對壓力等于大氣壓力。)

(4)疏空

以大氣壓力為零點起算的、低于大氣壓力的那部分壓力。又可以稱為真空壓

力或負壓力。(測量疏空(負壓)是在大氣壓力大于絕對壓力的條件下進行)

完全五空C?表'：咨WU力

6舞示fFjKIE力位

1-1絕對壓力、大氣壓力、表壓力的關(guān)系圖

在工程技術(shù)中，應(yīng)用壓力是多種多樣的，有時需要知道絕對壓力（或全壓力）,

有時要測量表壓力，有時要找出大氣壓力的壓力量值，因為許多問題都與大氣壓

力有關(guān)。

例如：某管道壓力表指示的壓力為1.5MPa,當(dāng)?shù)卮髿鈮毫?.098MPa,

則管道內(nèi)絕對壓力為1.598MPa。

流體特性及其靜力平衡

流體是液體和氣體的總稱。不論是液體還是氣體，它們都有一個共同的特性

就是：流體不能保持一定的形狀，而具有很大的流動性。它只能承受壓力，不能

承受拉力和切力。當(dāng)它承受切力時，流體就會流動。

由于氣體分子之間距離較大，它可以壓縮，而液體是不可壓縮的。因此通常

稱氣體是可壓縮流體，稱液體是不可壓縮流體。

流體與地球之間沒有相對運動時，我們稱之為流體的靜止?fàn)顟B(tài)，或叫平衡狀

態(tài)。

壓力測量的對象就是流體壓力，流體靜壓力有兩個重要特性：

第一：流體的靜壓力的方向永遠沿著作用面的法線方向。

第二：靜止流體中任何一點上各方向的流體靜壓力均相等。

研究流體的平衡我們以液體為主，推導(dǎo)結(jié)果同樣可以應(yīng)用到未壓縮的氣體，

因為他們的平衡規(guī)律是相同的。

第二節(jié)壓力測量儀表

一、常用壓強計

壓力計的型式繁多，常用的有以下幾種液柱壓強計

液柱壓強計是基于流體靜力學(xué)原理設(shè)計的。結(jié)構(gòu)比較簡單，精度較高，即可

用于測量流體某點的表壓，也可用于測量兩點的壓強差。

(1)U形管壓強計U形管壓強計(也即U形管壓差計)結(jié)構(gòu)如圖2-1

所示。玻璃管內(nèi)充填工作指示液(一般用Hg、H2O、CCL,等密度較大的液體)。

使用前工作液處于平衡位置，兩邊液柱高度相等。當(dāng)作用于兩端的壓強不同時,

壓強大的一端液柱下降，壓強小的一端液柱上升。重新達到平麓，根據(jù)靜力學(xué)基

本原理，可用下式計算兩點的壓強差A(yù)P;

△P=Pi-P2=(p^-p)gh(2-1)

式中h——U形管兩液面的高度差，mm；

p4:---U形管中指示液的密度；kg/m3；

p——管路中流體的密度，kg/m3

圖2-1U形管壓強計圖2-2單管式壓強計

(2)單管式壓強計單管式壓強計是U形壓強計的變形，用一只大直徑的

杯代替U形壓強計的一根管，如圖2-2所示。測量原理與U形壓強計相同，具

有方便讀數(shù)的優(yōu)點。由于杯的截面積大(一般杯與管截面積之比要等于或大于

20倍)，所以，在兩端作用不同壓強時，細管一邊的液柱從平衡位置升高E，杯

中工作液下降h2,根據(jù)等體積原理，有：

22

h2D7r/4=h|d7r/4

因：D/d=20,所以h2/h!=1/400

即：h2=h1/400

設(shè)%最大為1m,則I12下降2.5mm。相比之下h2可以忽略不計。因此，只讀

出一邊液柱高度即可。壓力差A(yù)p：

Ap=ptgR

必須注意，壓強較大側(cè)接在杯形一端。

若要準(zhǔn)確測量可對R進行校正，方法如下：

22

R=R'+h2=R'+(D/d)R'=[l+(D/d)]R'

式中D-----杯的直徑，mm;

d-----管子的直徑,mm;

R'…-標(biāo)尺讀數(shù)，m液柱；

R---標(biāo)尺讀數(shù)校正后的數(shù)值，mm;

h2-----杯中液面下降，mm.o

以上兩種測壓方法一般適用于測量低壓、負壓或壓力差。

使用U形管壓差計時，應(yīng)注意先充入指示液(約充至高度的一半處)，不得

夾有氣泡。壓差計連接導(dǎo)管中有氣泡，每次使用前都要進行排氣。如圖2-3所示。

排氣方法：緩慢打開管道上的調(diào)節(jié)閥后，打開放氣閥4、5排除管道中的氣體；

然后逐步關(guān)小U型管壓差計上的進口閥，打開平衡夾3和放氣夾，以使水流經(jīng)

測壓導(dǎo)管由U形和倒U形壓差計的上部放氣管流出，排出測壓系統(tǒng)的空氣。此

時氣泡連同水流一起流出，待水流均勻，無氣泡夾帶，排氣操作即完成。待空氣

排盡后，先關(guān)閉U形和倒U形壓差計的放氣夾，然后再將U形管上的進口閥關(guān)

閉，將倒U形管放氣夾打開，下部排水夾打開，將玻璃管中的水放至適當(dāng)?shù)囊?/p>

位，再夾緊排水夾和放水夾，夾緊所有壓差計上的平衡夾，止匕時，壓差計兩臂讀

數(shù)相同，說明系統(tǒng)氣已經(jīng)排完，否則，需要重新排氣。

(3)傾斜式壓差計傾斜式壓差計是把單管壓差計或U形管壓強計的玻璃

管與水平方向做a角度傾斜(如圖24所示)，它使讀數(shù)放大了I/sina倍，即

R'=R/sina(2-4)

注意：讀取R’后帶入式2-4中求出R,按AP=pigR計算壓力差。

圖2-3U形管排氣示意圖圖2Y傾斜式壓強計

1、2一測壓接管：3—平衡夾；4、5一放氣栩

（4）倒U形管壓差計倒U形管壓強計如圖2-5所示。指示液為空氣，一般

用于流體壓差小的場合。使用時也要排氣，操作原與U形管壓差計相同。壓強

差可按下式計算：

AP=Pl-P2=（p-p空氣）gRupgR（2-5）

（5）雙液柱壓差計也稱微壓差計，其結(jié)構(gòu)如圖2-6所示。一般用于測量氣體

壓強差的場合。

用雙液液柱壓差計測定的兩點壓強差，有靜力學(xué)方程式可知：

AP=Pl-P2=（pA-pc）gR（2-6）

式中pA----指示液A的密度，kg/m3；

pc----指示液C的密度，kg/m3o

圖2-5倒U形管壓強計圖2W雙液液柱壓差計

當(dāng)AP很小時，為了擴大讀數(shù)R,減小相對誤差，可以通過減小（PA-PC）來實現(xiàn)。

（PA-PC）愈小，R值愈大（在壓力差一定時）。雙液液柱壓差計裝有兩種指示液,

指示液A和C必須有清晰的分界面，密度相近且互不相溶，而指示液C與被測

流體B亦不互溶，工業(yè)上長用石蠟油和工業(yè)酒精作指示液。實驗室中則常用苯

甲醇和氯化鈣作指示液，其中氯化鈣溶液可以用不同的濃度來調(diào)節(jié)。

另外，雙液液柱壓差計為了讀數(shù)方便，在U形管的兩臂頂端各裝有一個擴大

室。擴大室內(nèi)徑與U形管內(nèi)徑之比應(yīng)大于10。這樣擴大室的接面積比U形管的

截面積大的多，即使U形管內(nèi)指示液A的液面差R很大，兩擴大室內(nèi)指示液C

的液面變化很小，故可忽略其影響，而視為等高。

對于液柱壓差計，由于指示液同玻璃管會發(fā)生毛細管現(xiàn)象，所以在自制液柱

式壓強計時一，應(yīng)當(dāng)選用內(nèi)徑不小于5mm（最好大于8mm）玻璃管，以減少毛細

管現(xiàn)象引起的誤差。因玻璃管的耐壓能力低和長度所限，液柱式壓強計一般用語

l*l（）5pa以下的正壓或負壓（或壓量）的場合。

二、活塞式壓力計

活塞式壓力計主要用于實驗室、計量室作為標(biāo)準(zhǔn)壓力表或精密壓力變送器的

標(biāo)準(zhǔn)儀器，它也可作為壓力發(fā)生器使用，其基本允許誤差為土0.02%（一等）、士

0.05%（二等）、土0.2%（三等）。

1、工作原理

括塞式壓力計由測量活塞、專用祛碼、壓力校驗器三個部分組成。壓力計通

過手輪的轉(zhuǎn)動帶動工作活塞移動，壓縮工作液體產(chǎn)生壓力信號，使油杯中的油壓

進入導(dǎo)壓管路，并通過閥門分別加在測量活塞和被測表中。被測壓力由加在活塞

上的專用祛碼平衡，通過讀取祛碼的質(zhì)量就可準(zhǔn)確地知道被測壓力的大小。

P=mg/s

式中：m——祛碼的質(zhì)量，kg

g------當(dāng)?shù)刂亓铀俣?，m/s2

s------活塞有效面積，m\一般為1cm??；騉10cm2。

2.工作范圍

以西安自動化儀表廠Ys系列活塞壓力計為例：

YS-——6：0.04?0.6MPa；

YS——60:0.1~6.0MPa；

YS--250：0.5~25.0MPa；

YS--600；1?60MPa。

不同的工作范圍使用不同的工作液體，對于25MPa以內(nèi)的壓力計使用變壓

器油；對60MPa以內(nèi)的壓力計使用薨麻油。

3、維護與保養(yǎng)

(1)專用祛碼必須專人保管，同一出廠編號的祛碼配套使用，不能更換或混

用；

(2)活塞表面禁止用手觸摸，不能受到磨損、沖擊和彎曲，祛碼表面涂層不

得鏟除或增加；

(3)使用防塵土措施：在壓力計上方加蓋布罩；

(4)做好防銹工作，長期不用時一，可在活塞缸和插塞桿上涂上防銹油(例如無

酸的凡士林)。

4、操作技能

［技能-1］活塞壓力計的操作

(1)將壓力計安裝在無振動的工作臺上。

(2)調(diào)整水平，使壓力計的水平泡處于中心位置。

(3)檢查油量和清潔程度，并排氣放空，油量不足時需補充工作油，可先關(guān)

各接頭處的閥門，打開油杯閥門，反時針轉(zhuǎn)動手泵手輪，使測量系統(tǒng)充滿油液，

然后關(guān)閉油杯閥門。

(4)打開測量系統(tǒng)各閥門，轉(zhuǎn)動手輪產(chǎn)生初壓，用手轉(zhuǎn)動祛碼底盤，使底盤

上升，直到與定位指示板的黑線刻度相齊為止。

(5)根據(jù)被校壓力表各點的示值，增加祛碼，并相應(yīng)地轉(zhuǎn)動手輪，以免底盤

下降。操作時，使祛碼底盤按30?120r/分的轉(zhuǎn)速順時針方向轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動活塞的

目的是防止靜止液體產(chǎn)生靜摩擦，影響準(zhǔn)確測量；如果旋轉(zhuǎn)太快，將造成活塞偏

歪，磨損活塞。

(6)加裝祛碼時應(yīng)先關(guān)閉活塞的閥門，以免使祛碼突升突降，將祛碼放平放

穩(wěn)，防止將祛碼甩出。

(7)測量完成后，反時針旋轉(zhuǎn)手輪，逐步卸去祛碼，最后開啟油杯閥門，并

填寫檢定記錄。

三、浮球壓力計

浮球壓力計是一種微壓的壓力標(biāo)準(zhǔn)儀器，以氮氣或凈化壓縮空氣作為氣源，

輸出準(zhǔn)確的氣壓信號。其工作原理為：浮球壓力計由氣源、閥門、流量計、浮球、

專用祛碼，輸出壓力信號接口等組成。當(dāng)氣流壓力大于平衡壓力時一，浮球就自動

上升，增加排氣孔的面積，從而使平衡重新得到恢復(fù)。浮球在氣流作用下能在噴

嘴中自動定心，氣流均勻地包圍浮球，使浮球下部氣流處于恒流狀態(tài)。浮球與噴

嘴沒有接觸，消除了摩擦和滯后現(xiàn)象，產(chǎn)生的標(biāo)準(zhǔn)壓力信號經(jīng)由管路供給被檢儀

表。

浮球壓力計準(zhǔn)確度等級為：

士0.02%(一等)，工作溫度為(20士2)℃；

±0.05%(二等)，工作溫度為(20士5)℃。

［技能-2］浮球壓力計操作

(1)將壓力計安裝在無振動的工作臺上。

(2)調(diào)整水平，使壓力計的水平泡處于中心位置。

(3)將輸入、輸出氣路連接好，氣路應(yīng)嚴(yán)密、不漏。

(4)調(diào)整供氣氣源(大于0.3MPa小于0.8MPa),打開供氣閥門，根據(jù)被校準(zhǔn)壓

力各點的示值，增加硅碼，壓力計輸出不同的壓力信號，注意不需要旋轉(zhuǎn)祛碼。

(5)工作完畢后，逐步卸去祛碼，關(guān)閉氣源，并填寫檢定記錄。

四、數(shù)字壓力計

數(shù)字壓力計是利用微處理器將壓力信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號的標(biāo)準(zhǔn)壓力儀器，用

于現(xiàn)場壓力變送器、差壓變送器參數(shù)的準(zhǔn)確測量和校準(zhǔn)，其準(zhǔn)確度等級為0.05%。

通過更換不同量程的壓力傳感器模塊可以使壓力測量范圍達到-10?160000kPa,

以北京康斯特所產(chǎn)的CST2000系列數(shù)字壓力計為例其示意圖見圖2—5。為了獲

得穩(wěn)定的壓力源，一般數(shù)字壓力計都配有壓力泵，用于產(chǎn)生正壓或真空。當(dāng)與被

校表連接好管路后，推動壓力泵的手柄進行打壓，當(dāng)壓力恒定后，旋轉(zhuǎn)微分筒的

手輪進行壓力的細微調(diào)節(jié)，給被校表和標(biāo)準(zhǔn)表一個穩(wěn)定的壓力輸出信號。

0)

圖2-5便攜式壓力泵

五、壓力表

壓力表按照用途來分類，又可分為以下幾種類型：

（一）一般壓力表

一般壓力表適用于測量無爆炸危險、不結(jié)晶、不凝固及對鋼及銅合金不起腐蝕

作用的液體、蒸汽和氣體等介質(zhì)的壓力。

（-）隔膜式壓力表

隔膜式壓力表專供石油、化工、食品等部門生產(chǎn)過程中測量具有腐蝕性、高粘

度、易結(jié)晶、含有固體狀顆粒、溫度較高的液體介質(zhì)的壓力。

（三）防爆感應(yīng)式接點壓力表

防爆感應(yīng)式接點壓力表是專用于某些有爆炸危險場所的儀表，該表具有對工藝

流程中的流體介質(zhì)的壓力參量進行檢測、自動控制、自動報警等功能。

（四）電阻遠傳壓力表

電阻遠傳壓力表適用于測量對鋼及銅合金不起腐蝕作用的液體、蒸汽和氣體等

介質(zhì)的壓力。可以把被測值以電量值傳至遠離測量點的二次儀表上，以實現(xiàn)集

中檢測和遠距離控制。

彈簧管壓力表

1、結(jié)構(gòu)組成:彈簧管壓力表是最常見的壓力測量儀表。它由彈簧管、拉桿、

扇形齒輪、中心齒輪、面板、游絲、調(diào)整螺釘、指針、接頭等組成，如圖24所

2、工作原理：彈簧管壓力表的測量元件是單簧管，是一根彎成290°圓弧的

橢圓形截面的空心金屬管。管子的自由端B封閉，管子的另一端固定在接頭上,

與測壓點相連。

當(dāng)彈簧管的固定端通入被測流體后，被測壓力由接頭9接入，使彈簧管1由

自由端B向左變形，自由端B的彈性位移，通過拉桿2使扇行齒輪3作逆時針

偏轉(zhuǎn)，指針5通過同心軸的齒輪4的帶動而作順時針偏轉(zhuǎn)，發(fā)生彈性形變（伸直

或收縮），最小的位移量由封閉的一頭帶動機械傳動裝置使指針顯示相的壓力值。

從而再面板刻度6上顯示壓力數(shù)值。彈簧管的自由端位移與被測壓力成正比，壓

力越大，位移越大。游絲7是用來調(diào)節(jié)、克服因扇行齒輪和中收齒輪的間隙所產(chǎn)

生的儀表偏差。改變調(diào)節(jié)螺絲8位置（即改變機械轉(zhuǎn)動的放大系數(shù)）可以實現(xiàn)壓

力表的量程的調(diào)整。

3、彈性變形與疲勞

（1）彈性變形

在彈性極限范圍內(nèi)，彈性元件的變形與壓力成正

比。當(dāng)作用壓力取消后，彈性元件能恢復(fù)到初始尺

寸和形狀，這種現(xiàn)象稱為彈性變形。

（2）彈性后效

加在彈性元件上的負荷停止或完全

卸荷后，彈性元件不是立即完成相應(yīng)的變形，而是在一段時間內(nèi)仍在繼續(xù)發(fā)生變

形的現(xiàn)象就叫做彈性元件的彈性后效，它對彈性式儀表的準(zhǔn)確度等級起著決定性

的作用。

（3）彈性滯后（彈性遲滯）

加在彈性元件上的負荷在其彈性極限范圍內(nèi)進行緩慢變化時，負載特性曲線

與卸載特性曲線不重合的現(xiàn)象，稱為彈性元件的彈性滯后（彈性遲滯）。

（4）永久變形（殘余變形）

有些彈簧管在去消外力后，經(jīng)過幾天的時間仍不能恢復(fù)到原來的形狀和尺

寸，這種現(xiàn)象說明了彈簧管產(chǎn)生了永久變形（殘余變形）。這種變形可分為三種

情況：

A、彈性元件在壓力作用下產(chǎn)生變形，當(dāng)壓力除去后，彈性元件不能恢復(fù)到

原來的形狀，這種變形叫塑性變形。

B、彈性元件在交變負荷壓力作用下，容易產(chǎn)生微小的應(yīng)力而疲勞，從而造

成彈性元件的損壞，在除去負荷后，不能恢復(fù)到原來的形狀，這種變形叫做疲勞

變形。

C、彈性元件持續(xù)地承受負荷，也會產(chǎn)生疲勞，當(dāng)除去負荷后，彈性元件不

能恢復(fù)到原來的形狀，這種變形叫彈性元件的蠕變。

4、壓力表測量要點

A、儀表量程選擇

選用彈簧管壓力表時，要注意工作介質(zhì)的物性和量程,其中量程是測量儀表

所能指示的上限值和下限值之差。如測量氨氣壓力,必須采用不銹鋼彈簧管,而

不能采用銅質(zhì)材料的壓力表；測量氧氣壓力時,壓力表應(yīng)嚴(yán)禁粘有油脂。工作介

質(zhì)的物性決定壓力表選材。為了保證彈簧元件能在彈性變形的安全范圍內(nèi)可靠的

工作，在選擇壓力表的量程時，必須考慮留有足夠的余地。目前常見彈簧壓力表

的量程有0.1、0.16、0.25、1.4、0.6、1.0、1.6、2.5、4.0、6.0、10、16、25、40、

60MPa等。一般操作指示值，在被測壓力較為穩(wěn)定的情況下，最大壓力值不超

過滿量程的妁；在被測壓力波動較大的情況下，最大壓力值應(yīng)不超過滿量程的

2/3o

在選用彈簧管壓力表時，還要注意所選儀表的準(zhǔn)確度。精確度表示儀表測試

結(jié)果的可靠程度，他用引用誤差來表示，因為精確度不僅與絕對誤差大小有關(guān),

還與該儀表的量程有關(guān)。我國儀表規(guī)定精確度等級主要有0.0K0.02、0.04、0.05、

0.1、02、0.4、0.5、1.0、1.6、2.5、4.0等級。每個精確等級的儀表，其最大引

用誤差的百分數(shù)，其分子不得大于上述規(guī)格級別的右側(cè)值，而小于或等于左側(cè)值

時則列入更高一級精度等級。例如0.5級的儀表，其最大引用應(yīng)小于或等于0.5%,

如果小于或等于0.2%,應(yīng)列入0.2級精度等級中，引用誤差愈小，精確度愈高。

在實際中需要根據(jù)允許誤差選擇儀表時一，精度一定高于允許的最大引用誤差。例

如，允許的最大引用誤差若為0.25%,所選儀表的精度應(yīng)為0.2級。選用精度等

級過高，實際上是一種浪費，一般壓力表常用2.5級、L6級或1.0級。

B介質(zhì)和使用環(huán)境：

①預(yù)先了解工作介質(zhì)的壓強大小，變化范圍以及對測量精度的要求，從而選擇適

當(dāng)量程和精度級的測量儀表。

②預(yù)先了解工作介質(zhì)的物性和狀態(tài)，如：粘度大小，是否具有腐蝕性、溫度高低

和清潔程度等。

③了解周圍環(huán)境情況，如：溫度、濕度、振動的情況，以及是否存在腐蝕性氣體

等。

④壓強信息是否需要遠距離傳輸或記錄等。

C測壓點選擇

測壓點必須盡量選在受流體流動干擾最小的地方,如在管線上測壓，測壓點

應(yīng)該選在離流體上游的管線彎頭、閥或其化障礙物40~50倍管內(nèi)徑的距離，使紊

亂的流線經(jīng)過該穩(wěn)定段后在近壁處的流線與管壁面平行，從而避免動能對測量的

影響。如條件所限，不能保證（40~50）d內(nèi)的穩(wěn)定段，可設(shè)置整流板或整流管，

以消除動能的影響。

D取壓孔的影響

測壓孔又稱取壓孔。由于在管道面上開設(shè)了測壓孔，不可避免地擾亂了她所

在流體流動的情況，在流體流過孔時其流線向孔內(nèi)彎曲，并在孔內(nèi)引起旋渦，因

此，從測壓孔引出的靜壓強和流體真實的靜壓強存在誤差。前人已發(fā)現(xiàn)，該誤差

與孔附近的流體狀態(tài)有關(guān)，也與孔的尺寸、幾何形狀、孔軸的方向、孔的深度及

開孔處壁面的粗糙度有關(guān)。實驗研究證實，孔徑尺寸越大，流線彎曲越嚴(yán)重，誤

差也越大。從理論上講，測壓孔口越小越好，但孔口太小導(dǎo)致加工困難，且易

被污物堵塞，也使測壓的動態(tài)性能差。一般孔徑為0.5~L0min,精度要求稍低的

場合，可適當(dāng)放在孔徑。

一般對壁面的測壓孔有如下要求：孔徑dN3mm;孔的軸線要垂直壁面；孔的

邊緣不應(yīng)有毛刺；孔的周圍管道壁面要光滑，不應(yīng)有凹凸部分。因測壓是以管壁

面上的測壓值表示該端面處的靜壓，為此可該端面裝測壓環(huán)，使各個測壓孔相互

貫通，借以消除管道端面上各點的靜壓差或不均勻流動引起的附加誤差。測壓環(huán)

的基本形式如圖2-8所示，若管道尺寸較小，并且測量精度要求不高時常以單個

測壓孔代替測壓環(huán)。測壓孔的方位，根據(jù)工作介質(zhì)的情況而定。當(dāng)工作介質(zhì)為氣

體時，，般孔口位于管道的上方；為蒸氣時，位于管道的側(cè)面；為液體時，位于

與水平軸線成45角處。

取上環(huán)

取壓管

E正確的安裝和使用

①引壓導(dǎo)管。系測壓管或測壓孔和壓強計之間的連接管道，它的功能是傳感

壓強。在正常狀態(tài)下，引壓導(dǎo)管內(nèi)的流體是完全靜止的，導(dǎo)管內(nèi)的壓強安靜力學(xué)

規(guī)律分布，即僅與高度有關(guān)。由此可知，測壓點處的壓強可從壓強計的數(shù)值求取。

為了保證在引壓管內(nèi)不引起二次環(huán)流，管徑應(yīng)較細。但細而長的管道，其阻

尼作用很大，特別是當(dāng)測壓孔很小時阻尼作用更大，使靈敏度下降。因此，引壓

管道的長度應(yīng)盡可能縮短。對于在所測壓強為波動較大的場合，為使讀書穩(wěn)定，

往往需要利用引壓管道的阻尼作用，此時可關(guān)小引壓管道的測壓閥，或?qū)⒁龎簩?dǎo)

管制作成盤形管。

在引壓導(dǎo)管工作過程中，必須防止阻塞或泄漏兩種情況,否則將回給測量帶

來很大的誤差。測量氣體壓強時，往往由于液滴或塵埃被帶入引起導(dǎo)管阻塞。測

量液體壓強時，往往引導(dǎo)管內(nèi)殘留空氣而被阻塞。為此，引壓導(dǎo)管最好能垂直安

裝或至少不小于1：10的傾斜度，并在最低處集灰集液斗，或在最高出安裝放氣

發(fā)閥。引壓導(dǎo)管安裝時要注意密封性，否則將使測量值較大地偏離真值。

在測量蒸氣壓強時;為了避免高溫蒸氣和測量計直接接觸，引壓導(dǎo)管一般做

成2-9所示的形式。該形式廣泛應(yīng)用于彈簧壓差計，以保障壓強計的精度和使用

壽命。除了此形式外，為了減少蒸氣中冷凝液收集器。若為腐蝕介質(zhì)，引壓導(dǎo)管

上要安裝隔離罐，其形式如圖2-10所示。

②在測壓點處要安裝切斷閥(或稱測壓閥)，以便于引壓導(dǎo)管和壓強計的拆修。

對于精度級較高或量程較小的壓強計，切斷閥可防止壓強的突然沖擊或過載。

③在安裝液柱式壓強計時，要注意安裝的垂直度。

④在使用液柱式壓強計時，必需做好引壓導(dǎo)管排污或排氣工作，讀數(shù)時視線

應(yīng)與分界面的彎月面相切。

5、操作技能

［技能-3］拆裝壓力表

(1)關(guān)閉壓力表截止閥；

(2)用活動扳手松動壓力表接頭，緩慢卸壓，使天然氣壓力為零；

(3)繼續(xù)用扳手卸卜.壓力表，注意不能損壞壓力表的接頭螺紋

(4)旋轉(zhuǎn)壓力表截斷閥門手輪，吹掃管內(nèi)污物，再關(guān)閉閥門；

(5)選取符合量程范圍并檢定合格的壓力表，配相應(yīng)的密封墊圈，并涂少量

黃油；

(6)用扳手安裝壓力表，并旋緊，注意壓力表盤方向為便于壓力讀數(shù)的方向;

(7)打開取壓閥門，觀察壓力表指示情況，并進行驗漏。

［技能-4］選用壓力表

(1)根據(jù)壓力測量的類別選用壓力表，如真空表、壓力真空表、大氣壓表等

等；

(2)根據(jù)被測介質(zhì)的性質(zhì)選用壓力表，如普通壓力表、氧氣壓力表、防硫壓

力表、蒸汽壓力表等；

(3)根據(jù)工藝條件選擇壓力表的參數(shù)，量程選用規(guī)則為：壓力穩(wěn)定時，選最

大壓力小于3/4滿量程；壓力波動較大時，選最大壓力小于2/3滿量程；

(4)根據(jù)測量要求選用壓力表的準(zhǔn)確度等級，一般為適用、夠用的原則，能

用普通壓力表則采用普通的壓力表；如果對壓力測量要求較高，例如需要計算管

道儲氣量的閥室壓力，宜選用精密壓力表；

(5)根據(jù)環(huán)境條件選用特殊功能的壓力表，例如耐腐蝕的壓力表、抗震壓力

表等等。

(6)對于需要壓力信號遠傳或報警的場合，宜選用電接點壓力表或電遠傳壓

力表。

第三節(jié)壓力變送器

變送器是將被測工藝參數(shù)，逋過傳感元件的檢測、轉(zhuǎn)換部件的信號轉(zhuǎn)換，輸

出統(tǒng)一的氣壓或電流信號的儀表。按工作能源可分為氣動變送器和電動變送器，

按被測參數(shù)可分為壓力、差壓、溫度、流量、液位等變送器。本節(jié)重點介紹壓力

變送器

1.定義

壓力變送器是一種將壓力變量轉(zhuǎn)換為可傳送的統(tǒng)一輸出信號的儀表，而且輸

出信號與壓力變量之間有一定的連續(xù)函數(shù)關(guān)系，通常是線性關(guān)系。

2.分類

(1)按變量可分為：絕壓變送器、表壓變送器、差壓變送器、正負壓變送器。

(2)按信號可分為：

①電動變送器：輸出0?10mA或4?20mA(或1?5v)的直流信號；

②氣動變送器：輸出20?lOOkPa的氣體壓力。

(3)按工作原理可分為：力(力矩)平衡式(DDZ—H型、DDZIII型)變送器、微

位移式（電感式、電容式、應(yīng)變式、頻率式）變送器、智能式變送器等。

（4）按照近幾年各個廠家新推出的不同型號分：主要有西安儀表廠的1151

電容式變送器、橫河川儀的EJA型變送器、霍尼威爾2000型變送器

一、1151電容式變送器

1151電容式變送器是利用電容轉(zhuǎn)換技術(shù)測量壓力的。它由測量和轉(zhuǎn)換兩部

分組成，具有精度高、體積小、維護方便、調(diào)整簡單、單向過載保護特I生好等

特點。

1.測量部分

測量部分包括電容膜盒，高、低壓室和法蘭組件等。

其測量原理是；利用電容敏感元件的電容量隨被測壓力的變化而變化的特點

而制作的，其結(jié)構(gòu)如圖5—6所示。電容膜盒由固定電極、球面電極、絕緣體等

組成。球面電極采用圓形金屬薄膜或鍍金金屬薄膜作為活動電極。當(dāng)薄膜受壓時;

它將產(chǎn)生彈性變形（最大位移為0.1mm）,造成薄膜與固定電極之間形成的電容量

發(fā)生變化，通過轉(zhuǎn)換電路輸出4?20mA的直流電流信號。

圖5-6電容膜盒的結(jié)構(gòu)

1電容極板，2—測量膜片3—剛性絕緣體

4一硅油5—焊接密封6一隔離膜片7—引線

（1）壓力一位移轉(zhuǎn)換?；顒与姌O是平膜片，當(dāng)膜片的位移小于膜片的厚度,

并且采用周張緊技術(shù)時（膜片繃得很緊的意思），壓力和位移成線性關(guān)系：

Ad—K,（p-P2）=K）AP（5-6）

式中：Ad——活動電極膜片的中心位移，m；

Ki----比例系數(shù),m/kPa；

△p——被測差壓力，kPa；P”P2：為高低壓室引入的壓力，當(dāng)進行壓力

測量時，P2為當(dāng)?shù)貕毫Α?/p>

(2)位移一電容轉(zhuǎn)換。d室固定電極凹面直徑很大，可以看成長平行板電容

器，其電容為：C=A$/d(5—7)

式中；c——電容，F(xiàn)

A---電容極板面積，m2；

$——灌充液的介電常數(shù)，F(xiàn)/m；

d——極板間的距離，m。

從式(5—7)看出，電容與極板間的位移成反比，不是線性關(guān)系，因此必須找

到另一種關(guān)系才能進行差壓的測量。

當(dāng)差壓為零時，活動電極膜片與兩邊固定電極之間的距離相等，為d。；當(dāng)

被測壓力Pi和P2分別作用于活動膜片兩邊時:差壓Ap經(jīng)硅油傳遞到測量膜片，

引起位移Ado位移的變化引起兩側(cè)電容值的改變.

2.轉(zhuǎn)換部分

轉(zhuǎn)換部分由振蕩電路、解調(diào)電路、調(diào)零電路、放大電路等組成。其作用是將

測量部分所得的差動電容的變化轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)電流輸出信號，同時，需要完備的零

點調(diào)整、量程調(diào)整、正負遷移、阻尼調(diào)整等功能。振蕩電路為電容回路提供激勵

電源，振蕩控制器用于保證輸出電流的穩(wěn)定；解調(diào)電路用于將電容變化轉(zhuǎn)換成電

流的變化｝放大電路用于放大電流信號；調(diào)零電路用于調(diào)整放大器的輸入電平的

偏離；調(diào)量程電路用于調(diào)反饋量的大小。

3、電容變送器的使用

(1)、安裝與接線

變送器使用安裝支架固定在2in(lin=25.4mm)的管道或墻壁上，安裝支架有

三種：管裝彎支架、管裝平支架、板裝彎支架，三種支架可滿足現(xiàn)場不同的安裝

rHf

而要。

變送器的接線端子在電氣盒內(nèi)，擰下接線側(cè)的表蓋，上面的端子是信號端子,

輸出4?20mADC直流信號，電源正極接“+”端，負極接“-”端。下面是測試端

子"TEST”，用于測試或連接指示表頭。注意不能將電源信號線接到測試端子，

否則將燒壞跨接在測試端子上的一只二極管。如果已經(jīng)燒壞，可將兩測試端子短

接，變送器可正常工作。

(2)、校驗與調(diào)整

零位調(diào)整。當(dāng)壓力回零時，變送器輸出顯示不在零位，就需要做零位調(diào)整。

零位越高，電流輸出越大，計算值越大。

輸入變送器壓力信號為OMPa,調(diào)整變送器外殼銘牌的后面標(biāo)有“Z”的調(diào)節(jié)

螺釘，直到變送器的輸出電流為4111A(順時針旋轉(zhuǎn)，變送器的輸出增大)。

量程調(diào)整。當(dāng)電流最大時，如果變送器輸出顯示偏離最大值，需要調(diào)量程。

如果量程被調(diào)小，將使輸出增大，這是因為，二次儀表顯示部分將20mA作為最

大值。例如，使用活塞式壓力計校準(zhǔn)變送器，當(dāng)達到L59MPa時，變送器輸出

為20mA,而此時，活塞仍未浮起，再施壓，活塞浮起，而此時輸出為20.1mA,

說明量程偏小，顯示值偏大。

在變送器的高壓側(cè)輸入100%滿量程的壓力信號，調(diào)整變送器外殼銘牌的后

面標(biāo)有“R”的調(diào)節(jié)螺釘，直到變送器的輸出電流為20mA(逆時針旋轉(zhuǎn)，變送器

的輸出減小)。如果輸出大于20mA(例如為20.1mA),調(diào)零對調(diào)量程無影響，但調(diào)

量程對零點影響較大，影響零點的量為量程調(diào)整量的1/5。所以可將差值乘以

過調(diào)系數(shù)0.25得過調(diào)量［0.1X0.25=0.025(mA)］,然后調(diào)整量程，使變送器的

輸出達到20mA減去過調(diào)量［即20-0.025—19.975(mA)］。如果變送器輸出小于

20mA,則需加上過調(diào)量，撤除壓力信號，進行調(diào)零后再升壓調(diào)整量程。

變送器在溫度極限或振動較大的場合工作時，為了不影響儀表的準(zhǔn)確測量，

可在完成調(diào)整后，將調(diào)節(jié)螺釘稍稍向后倒一些，使得電位器刀口和調(diào)節(jié)螺釘槽口

的表面之間脫離接觸。

在零點和量程調(diào)整中，由于有機械間隙，改變調(diào)整方向可能會出現(xiàn)死區(qū)，一

般采用在反方向轉(zhuǎn)動前有意使過調(diào)大一些的辦法來解決。

3、正負零點遷移

不以零壓力作為變送器零位輸入的調(diào)校，稱為正負遷移。當(dāng)要求輸入壓力低

于零壓力時需要進行負遷移，當(dāng)要求輸入壓力高于零壓力時需要進行正遷移。11

51壓力變送器正遷移量為500%,負遷移量為600%。例如用變送器測量液位就

需要進行正負遷移，因為變送器的位置不一定和最低液位一致，當(dāng)液位最低時，

如果變送器輸出不為零就需要用零遷移的辦法將其遷移掉。

當(dāng)遷移量較大時，需要取下放大電路板，將正負遷移跨接件插到標(biāo)有“SZ”

(正遷移)或“EZ”(負遷移)的位置上。

正遷移(例如5?30kPa)的辦法是：先調(diào)校零位和量程(0?25kPa),在高壓

側(cè)加5kPa,再調(diào)整零位為4mA,應(yīng)注意不能再調(diào)整量程。

負遷移(例如30?5kPa)的辦法是：先調(diào)校零位和量程(0?25kPa),在低壓

側(cè)加30kPa,再調(diào)整零位為4mA,注意不能再調(diào)整量程。

4.線性調(diào)整

當(dāng)儀表線性超差時，可使用放大電路板上線性調(diào)節(jié)電位器(標(biāo)有"L”)，其

方法是(一般出廠已調(diào)整完畢)：

(1)輸入測量范圍的中間壓力值，記錄實際輸出值，并計算出與理論值的差

值，

(2)計算量程下降系數(shù)：

(3)計算調(diào)整量：

(4)輸入滿度壓力，如果△為正，調(diào)整線性電位器，從滿刻度量程的輸出中

減去△；如果△為負，調(diào)整線性電位器，從滿刻度量程的輸出中加上△；

例如：變送器的最大測量范圍為186.8kPa,實際使用范圍為40kPa,量程下

降系數(shù)為186.8/40=4.67o當(dāng)輸入壓力為20kPa時，如果實際輸出為11.95mA,

則理論值比12mA少了0.05mAo

其調(diào)整量為；

△=6X0.05X4.67—1.4(mA)

可調(diào)整線性電位器，在滿量程輸出時增加1.4mA。

5.阻尼調(diào)整

阻尼調(diào)整用于消除被測壓力頻繁波動所造成的變送器的輸出波動。它可以通

過調(diào)整阻尼調(diào)節(jié)電位器來完成(電路板標(biāo)記為D),出廠時一，電位器處于反時針極

限位置，阻尼時間為0.2s,順時針可調(diào)整阻尼時間范圍為0.2?1.67s。注意不

要猛擰電位器，超過限位時電位器將損壞。

四、變送器的維護

1.輸出電流的檢查

當(dāng)內(nèi)阻小于10歐姆的電流表接在測試端子時，回路電流將全部流經(jīng)電流表,

電路板上的二極管將不能導(dǎo)通，從而可以在變送器正常工作時通過測試端子檢查

輸出電流。

2.傳感器本體的檢查

傳感器組件出現(xiàn)故障時，現(xiàn)場不能修理。當(dāng)發(fā)現(xiàn)膜盒隔離膜片變形或填充液

漏出，只能更換整個傳感器組件。清洗時只能用浸過中性清潔劑的軟布，而不能

用任何氯化物溶液或含酸的溶液。可以通過補償板來檢查傳感器是否有故障：

(1)小心從插頭座拔出補償板(傳感器組件不能從電氣盒拆下來)；

(2)檢查內(nèi)部二極管回路的正反偏置，測1,2之間和3,4之間的電阻值應(yīng)

接近相等；

(3)將1,2點短接，檢查短接點(即高壓側(cè)電容極板)與傳感器殼體(即與測

量膜片)之間的電阻應(yīng)不通或大于10M歐姆，電容為150pF±30pF；

(4)同樣檢測3,4短接后(低壓側(cè))與殼體之間的電阻和電容；

(5)檢查插針8是否可靠地接地，它與外殼之間的電阻為零。

3.電路扳的檢查

一般采用替換法進行。當(dāng)懷疑變送器電路發(fā)生故障時，可將電路板拆下來，

換上備用電路板，看輸出是否正常。如果確定電路板有故障，可參照電路圖進行

基準(zhǔn)電壓測試，找出故障所在。更換電路板后的變送器需重新進行校準(zhǔn)。

二、EJA智能變送器

智能變進器應(yīng)甩了數(shù)字技術(shù)，方便地進行現(xiàn)場和控制室之間的連接，并提高

了變送器的性能和可靠性。智能變送器目前是既有數(shù)字信號，又有模擬信號的變

送器，正向全數(shù)字式現(xiàn)場總線型智能變送器轉(zhuǎn)化。全數(shù)字變送器集變送、控制和

通信于一體，將給儀表自動化技術(shù)帶來革命性的變化。

一、工作原理與結(jié)構(gòu)

由日本橫河電機株式會社于1994年最新開發(fā)的高性能的DpharpEJA系列智

能式差壓/壓力變送器，采用了世界上最先進的單晶硅諧振式傳感器，準(zhǔn)確度達

到士0075%,是目前廣泛使用的變送器，由重慶橫河川儀有限公司生產(chǎn)。

1、壓力傳感部件

單晶硅諧振式傳感器是在一單晶硅芯片上采用徽電子機械加工技術(shù)，分別在

其表面的中心和邊緣做成兩個形狀、大小完全一致的H形諧振梁（見圖5-10）,

且處于微型真空腔中，使其既不與充罐液接觸，又確保振動時不受空氣阻尼的影

響。同時一，硅諧振梁又處于由永久磁鐵提供的磁場中，與變壓器、放大器等組成

一正反饋回路。通過激振線圈的交變電流激發(fā)H形諧振粱振動，并由拾振線圈

感應(yīng)，送入自動增益放大器，輸出頻率，同時將交流信號反饋給激振線圈。諧振

梁在回路中就產(chǎn)生自激振蕩，以維持諧振連續(xù)等幅振動（見圖511）。

單晶硅諧振式傳感器上的兩個H形的振動梁分別將差壓（壓力）信號轉(zhuǎn)換為

頻率信號，送到脈沖計數(shù)器，再將兩頻率之差直接傳遞到微處理器進行數(shù)據(jù)處理，

經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為與輸人信號相對應(yīng)的4?20mADC的輸出信號，并在模擬

信號上疊加一個HART數(shù)字信號進行通信。

當(dāng)單晶硅片的上下表面受到壓力并形成壓力差時產(chǎn)生變形，中心處受到壓縮

力，邊緣受到擴張力，因而兩個H梁分別感受到不同應(yīng)變力的作用。中心諧振

梁因受壓縮力而頻率小，邊緣諧振梁因受張力而頻率增大。這樣一來，就產(chǎn)生了

一個頻率差，頻率之差與壓差成

正比。

圖5-10硅諧振梁結(jié)構(gòu)固

諧振梁的振動頻率取決于梁的幾何形狀和張力，而張力是隨信號壓力的變化

而變化的，當(dāng)幾何尺寸確定后，諧振梁的振動頻率就僅僅隨壓力信號而變化。

2.智能轉(zhuǎn)換部件

由單晶硅諧振式傳感器上的兩個H形狀的諧振梁分別將差壓/壓力信號轉(zhuǎn)

換為頻率信號送到脈沖計數(shù)器，再將兩頻率之差直接傳遞到CPU微處理器進行

數(shù)據(jù)處理，同時，內(nèi)置存儲器將測量范圍、信號、阻尼時間常數(shù)、工程單位、自

診斷信息、恒流輸出模式、運算方式等存儲起來，通過CPU經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)

化為與輸入信號相對應(yīng)的4?20mADC的模擬輸出信號，并在模擬輸出信號上疊

加一個BRAIN/HART數(shù)字信號進行通信。通過I/O接口與外部設(shè)備（如手持

智能終端BT200或275及DCS中的帶通信功能的I/0卡）以數(shù)字通信方式傳遞

數(shù)據(jù)，即高頻2.4kHz（BRAIN協(xié)議）或12/2.2kHz（HART協(xié)議）數(shù)字信號疊加

在4?20mA的信號線上。

二、變送器性能特點

EJA變送器采用了兩個諧振梁的差動結(jié)構(gòu)，因而具有優(yōu)越的性能。

1、很好的溫度特性

隨著環(huán)境溫度的變化，EJA的零點和滿度不變化。當(dāng)溫度變化時，兩個形狀、

尺寸、材質(zhì)完全一致的諧振梁形變相同，故頻率變化也一致，

2、優(yōu)良的靜壓影響功能

當(dāng)加有靜壓（工作壓力）時，兩形狀、尺寸、材質(zhì)完全一致的諧振梁形變相同，

故頻率變化也一致，故偏差自動清除，靜壓影響可以忽略不計。

3、單向過壓能力強

接液膜片與膜盒本體采用獨創(chuàng)的波紋加工技術(shù)，使外部壓力增大到某一數(shù)值

時一，接液膜片能與本體完全接觸，硅油傳遞給傳感器的壓力不再隨外力的增加而

增加，從而達到對傳感器的保護作用。即使受到了一定力的作用，由于單晶硅材

料及膜片的恢復(fù)性能特別好，故也能完全恢復(fù)而無誤差。

4.支持多協(xié)議

通過HART協(xié)議或BRAIN協(xié)議方便進行數(shù)據(jù)傳輸。

三、智能變送器使用

1、安裝與接線

變送器輸出為4?20mA,電源線與信號線共用，電源線接在“Supply”的

“+”、“一”端子上，接線端子上標(biāo)有“Check,,是用來檢查變送器時使用，當(dāng)

接內(nèi)阻小于Ion的電流表或其他校準(zhǔn)儀表時，4?20mADC直接取出?！睘楣?/p>

端子，標(biāo)有接地符號的端子與外殼接地端子任選一個接地，接地電阻小于100

歐姆。智能終端（HART協(xié)議275手操器）的兩根通訊線可以接在變送器電源端

子或其它中間端子上（使用針鉤）o

2.零點調(diào)整

零點調(diào)整有兩種方法；-是使用變送器殼體上的調(diào)零螺釘，二是使用智能終端

（HART協(xié)議275手操器）。當(dāng)使用智能終端將外調(diào)零設(shè)置為“禁止'，狀態(tài)時，

不能用殼體上的凋零螺釘。調(diào)零螺釘位于電源進口一側(cè)t順時針調(diào)節(jié)輸出增大，

逆時針調(diào)節(jié)輸出減小，調(diào)零數(shù)值精度可達到量程的0.01%,調(diào)零點變化大小由

調(diào)節(jié)速度確定，粗調(diào)可加快，細調(diào)應(yīng)減慢。

3.量程調(diào)整

量程調(diào)整也有兩種方法：一是使用智能終端（HART協(xié)議275手操器），二是使

用變送器量程設(shè)置開關(guān)，它位于內(nèi)藏指示計的板上，（需用鈍頭的細棒（如六角扳

手）按動測量范圍設(shè)置鈕）。

4.選型舉例

EJA110A；差壓變送器，低量程L為0.5?lOkPa｝中量程M為1?lOOkPa；

高量程H為5~500kPao

E1A120A：微羞壓變送器，用于測量微小差壓，范圍為01?IkPa。

EJA130A：高靜壓差壓變送器，最大工作壓力32MPa,只有M和H兩個量程。

EJA310A：絕對壓力變送器，A量程為0.03?3MPa*M量程為1.3?130kPa。

EJA430A：壓力變進器，A量程為0.03?3MPa；B量程為0.14?14MPa。

［技能5—5］差壓變送器量程設(shè)置

（1）將變送器及測試儀表連接好，并通電預(yù)熱5m［n以上。

（2）按動測量范圍設(shè)置鈕，使內(nèi)臧指示計的液晶顯示為“L-SET”。

（3）在高壓側(cè)施加OkPa壓力信號（大氣壓），待壓力穩(wěn)定后，調(diào)節(jié)外部調(diào)零螺

釘(減少或增大)，使內(nèi)藏指示計輸出信號為0%(ivDC),下限設(shè)置完畢。

(4)按動測量范圍設(shè)置鈕，使內(nèi)藏指示計的液晶顯示為“H-SET”。

(5)在高壓側(cè)加壓力上限值(例如40kPa)o

(6)待壓力穩(wěn)定后，調(diào)節(jié)外部調(diào)零螺釘(減少或增大)，使內(nèi)臧指示計輸出信

號為100%(5VDC),上限設(shè)置完畢。

(7)動測量范圍設(shè)置鈕，變進器回到正常的測量狀態(tài)。

四、HART協(xié)議手操器

HART協(xié)議手操器又叫HART智能終端，它是帶HART協(xié)議的儀表進行在線檢

測、

校準(zhǔn)、故障排除的工具。其結(jié)構(gòu)見圖513o手操器主要功能有：參數(shù)和自

診斷信息顯示，參數(shù)的設(shè)置和修改以及調(diào)整測試和存儲記錄等。

在線通信條件

采用HART智能終端可在控制室、現(xiàn)場及回

路中任何一點處接人與變送器通信。連接點與電

源之間必須具有一個至少250歐姆的電阻與變壓器并

聯(lián)，電壓為16.4?42VDC,負載電阻為250?

600歐姆，電纜最小尺寸是WO.5mm,使用

的電纜為帶

屏蔽的單芯雙絞線或帶屏蔽的多芯雙絞線。

其最大長度為1524m。

HART智能終端的結(jié)構(gòu)組成：

HART智能終端由手持結(jié)構(gòu)的表體、鍵

盤、液晶顯示器、表筆和通信電纜等組成，在鍵盤上分數(shù)字鍵區(qū)、英文字母鍵區(qū)、

方向鍵區(qū)、功能鍵區(qū)、熱鍵區(qū)。

(1)功能鍵；Fl,F2,F3,F4可在顯示屏幕上顯示按鍵功能。例如按F3表

示Home,屏幕將切換到Oniine菜單。

(2)方向鍵：十+一—，用于變更顯示內(nèi)容，輸入文字時，使位置移動。按一

可調(diào)出被光標(biāo)點亮的項目的顯示，按-鍵可回到上次的顯示。

(3)英文數(shù)字鍵：正常情況下輸人的是數(shù)字，也可用相應(yīng)的數(shù)字選取相應(yīng)的

菜單，SHIFT鍵用于數(shù)

圖513HART手操器字和字母的切換。例如輸人“7”可按動7即可，輸入…C，

時可按動轉(zhuǎn)移鍵，、70

(4)熱鍵：切換到設(shè)定的菜單，Keyprd輸入或允許寫入新的密碼。

(5)顯示屏幕：頂部左上角顯示變送器型號EJA,中間顯示變送器位號Tag(8

個字母)，右上角在通信期間顯示空心心形符號口并閃爍，脈沖模式時顯示實心。

下一行顯示菜單，再下一行顯示分菜單，可用上下鍵選取。底行顯示各功能鍵所

對應(yīng)的功能。

［技能5-6］使用手操器改變儀表位號

HART的操作一般要了解菜單的總體結(jié)構(gòu)，用上下鍵突出顯示菜單中的一個

命令，然后按Enter鍵確認。改變變送器位號的操作步驟如下：

(1)打開HART智能終端的電源,顯示主屏幕,選擇［Devicesetup］｝

(2)選擇下級菜單［Basicsetup］；

(3)再選擇下級菜單［Tag］；

(4)采用字母輸人的方法,將原來的位號進行修改,完成后，按Enter鍵(F4)t

將數(shù)據(jù)存儲到HART智能終端中，按End鍵F2,將數(shù)據(jù)發(fā)送至變送器中。

注意：發(fā)送數(shù)據(jù)后不能馬上切斷變送器的電源，30s方可切斷，否則數(shù)據(jù)將

不被保存。

3.變送器零位調(diào)校

有三種方法：-是使用變送器外部調(diào)零螺釘，但是這種方法必須是EXISW

的內(nèi)設(shè)置為［Ena—ble］；二是用HART手操器，選擇“Zerotrim”參數(shù)，按兩次

0K,此時零點調(diào)至o%(4mADC),注意“%rnge”項的參數(shù)值設(shè)為“0.o%”；三

是在線調(diào)零，這是對于實際輸出不能為零時的零位調(diào)整，如罐體液位，可采用將

變送器輸出調(diào)整到一個與實際液位對應(yīng)的電流值即可。

4.量程設(shè)置

對變送器輸入一個壓力時一，用戶可以使用變送器內(nèi)臧表頭上的“量程設(shè)定開關(guān)”

和調(diào)零螺釘對上下限(LRV,HRV)進行設(shè)定；或用HART手操器。其步驟為；進入

Devicesetup,選5—URV修改數(shù)字接Enter,再按End即可完成。

三、2010TC多參數(shù)變送器

上海威爾泰工業(yè)自動化股份公司與德國ABB合作開發(fā)生產(chǎn)了具有復(fù)合微硅

固態(tài)傳感器技術(shù)的MV2010TC多參數(shù)變送器。一種變送器集成有多種傳感器，可

同時測量差壓、絕對靜壓和溫度。

一、工作原理和結(jié)構(gòu)

MV2010TC多參數(shù)變送器為模塊化設(shè)計，它是由帶集成電子適配單元的差壓傳

感器模塊、一個帶控制單元的放大模塊及一個用于測量過程溫度的四線制RTD

輸人端組成，如圖514所示(電子部件的原理見圖5-15)o傳感器模塊采用完

全焊接，內(nèi)部是帶完整過載隔離