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结构

在常用的1151系列电容式 变送器中，电容式传感部 分又被称为δ室，如图所 示。
δ室为对称结构，有完全 相同的左、右两室。


将玻璃与金属杯体烧结后， 在玻璃上磨出球形凹面， 然后在凹面上蒸镀一层金 属薄膜，构成电容的固定 极板。
图 电容部分传感示意图
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测量膜片焊接在两个杯体之间，成为电容的活动极板。
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图 差动变压器结构
1铁芯；2初级线圈；3次级线圈；4骨架
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差动变压器的工作原理

当铁芯处于线圈中间位置时，由于初级线圈与上下两端次级 线圈的耦合情况相同，两端次级线圈的感应电势e1和e2大小 相等。又由于次级线圈反相串联，故e1和e2相位相反，所以 总的输出电势为0。

当铁芯偏离中间位置时，输出一交流电势u，其大小取决于 铁芯位置偏移中间位置的大小，而相位取决于铁芯处于中间 位置以上还是以下，因此也决定了与初级线圈的输入电势是 同相还是反相。
杯体外侧焊上隔离膜片，在两室的空腔中充满硅油（或 氟油）以便传递压力。

当被测压力作用于隔离膜 片时，通过硅油使测量膜 片产生与压力成正比的位 移，从而改变了可动极板 与固定极板间的距离，引 起电容变化，此电容变化 通过引线传给测量电路。 为了提高灵敏度和改善非 线性可采用差动式结构。

图 电容部分传感示意图
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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第二部分
压力信号的电变送方法
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引言

目前，一般将能够感受压力（差压）并按一定 规律将压力（差压）转换成同种或别种性质的 输出变量的仪表，称为压力传感器。 输出为标准信号的传感器也称为变送器。 由于电信号传送方便，易于处理，大多数压力 传感器以电量的形式输出。

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一、电位器式压力传感器


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压力常用的基本单位
压力单位
1Pa 1kgf/cm^2 1mmH2O 1mmHg 1mbar 1atm
Pa
1 9.806*10^ 4 9.806 133.3 100 10.13*10^ 4
Kgf/cm^2 mmH2O
1.02*10^(- 0.102 5) 1 10^(-4) 10^4 1
mmHg
实验证明铁芯在一定范围内的位移与输出电势大小的关系是 线性的。
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差动变压器的注意事项

供电电流将受到线圈发热的限制，特别是在低频恒压供电情况 下，初级线圈发热所引起电阻值变化会造成电流的变化，使输 出漂移。故初级线圈宜采用恒流供电。 由于铁芯等处涡流损失，供电频率不宜太高使得灵敏度下降。 由于谐波分量的存在，实际上两端次级线圈对称也不能保证铁 芯处于中间位置时输出为零。另外由于两线圈的电容不可能完 全相同，所以两个次级线圈的相位差不可能正好是180。故在 使用中应对这种残存电势加以限制，一般不超过最大输出电势 的0.5％。
7.501*10^ (-3) 735.56 7.3556*10 ^(-2) 1 0.7501 760
mbar
10^(-2) 980.6 9.806*10^ (-2) 1.333 1 1013
atm
9.87*10^(-6) 0.9678 0.9678*10^(-4) 1.1316*10^(-3) 9.87*10^(-4) 1

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二、 电感式压力（差压）传感器

工作原理：弹性元件受压力作用后产生的位移 可改变磁路中空气隙大小，或改变铁芯与线圈 之间的相对位置，使得线圈的电感量发生改变， 从而使压力变化的信号转换为线圈电感量变化 的信号。

根据这种原理构成的压力传感器形式很多，其 中以差动变压器式应用最广泛，如下页图所示。
热工测量仪表
压力及差压测量
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压力测量的意义

压力是工质热力状态的主要参数之一。热力发 电厂中需要测量压力和差压的地方很多，待测 压力范围很宽，约从1KPa到24MPa。
保证压力测量的准确性对于机组安全、经济运 行具有重要意义。例如：给水压力、主蒸汽压 力、凝汽器真空、各处的油压和烟风道压力等， 都是运行中需要经常监视的重要参数。 此外，差压测量还用于液位和流量的测量中。


真空度：表压低于大气压力的表压力的绝对值。
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压力测量的分类
依据测压原理不同，分为：

1. 利用重力与被测压力平衡测压力 (平衡法 )：如 液柱式压力计和活塞式压力计 2. 利用弹性力和被测压力平衡测压力 (变形法 或 弹 性法)：如弹性式压力计 3. 利用物质其它与压力有关的物理性质测压力： 如半导体压阻式传感器和压电式传感器 (电气法)。

在测量波动压力时，所选频率至少要比压力波动的频率高10倍。
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三、 电容式压力（差压）变送器

电容式压力（差压）变送器的基本工作原理： 电容式 压力变送器中，以测压弹性膜片为电容器的可动极板， 它与固定极板之间形成一可变电容。随被测压力变化， 膜片产生位移，使电容器的可动极板与固定极板之间 的距离改变，从而改变了电容器的电容量，这样就完 成了压力信号与电容量之间的变换。 将激励电压加于电容器，产生的交变电流经整流、控 制、放大，输出4—20mA直流电流。
13.6*10^(- 13.6 4) 0.102*10^ (-2) 1.033 10.2 10.13*10^ 4
表中mmH2O值是按水温4摄氏度和重力加速度9.80665m/s^2为计算，mmHg 3 值是按水银温度为0摄氏度和重力加速度为9.80665m/s^2计算
压力测量中的常用概念

计示压力（表压力）：工程上压力计的指示值，是 被测绝对压力与当地大气压力之差 (可正可负)。 绝对压力：真实压力 相对压力（压差）（可正可负） 正压：压力测量与差压测量 负压：压力测量与差压测量

电位器式压力传感器的原理是：把测压弹性元件的输 出位移转换成微型电位器滑动触点的位移，从而把被 测压力的变化转换成电阻值的变化，然后用动圈式仪 表或电子自动平衡电桥来测量电阻值的变化。 由于存在滑动摩擦阻力（一般希望滑动触点在电位器 上的滑动力矩小于0.25g*cm），以及电位器易磨损、 污染等问题，因此这种电位器式压力变送器在有振动 和有腐蚀性气氛的环境中不宜采用。