電容式壓力變送器原理 電容式壓力變送器簡介 科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展極大地豐富了壓力測量產(chǎn)品的種類， 現(xiàn)在， 壓力傳感器的敏感原理不僅有電 容式、壓阻式、金屬應(yīng)變式、霍爾式、振筒式等等但仍以電容式、壓阻式和金屬應(yīng)變式傳感器最 為多見。金屬應(yīng)變式壓力變送器是一種歷史較長的壓力傳感器，但由于它存在遲滯、 蠕變及溫度性能差等 缺點，其應(yīng)用場合受到了很大的限制。壓阻式傳感器是利用半導(dǎo)體壓阻效應(yīng)制造的一種新型的傳感器， 它具有制造方便， 成本低廉等特 點，但由于半導(dǎo)體材料對溫度極為敏感，所以其性能受溫度影響較大，產(chǎn)品的一致性較差。電容式壓力變送器是應(yīng)用最廣泛的一種壓力變送器， 其原理十分簡單。 一個無限大平行平板電容 器的電容值可表示為：C= εs/d（ε為平行平板間介質(zhì)的介電常數(shù)，d 為極板的間距， s 為極板的覆蓋面積）改變其中某個參數(shù)，即可改變電容量。由于結(jié)構(gòu)簡單，幾乎所有電容式壓力變送器均采用改變間 隙的方法來獲得可變電容。電容式壓力變送器的初始電容值較小，一般為幾十皮法，它極易受到 導(dǎo)線電容和電路的分布電容的影響，因而必須采用先進(jìn)的電子線路才能檢測出電容的微小變化。 可以說，一個好的電容式傳感器應(yīng)該是可變電容設(shè)計和信號處理電路的完美結(jié)合。

Setra 壓力變送器的工作原理Setra 的壓力變送器采用了結(jié)構(gòu)簡單、堅固耐用且極穩(wěn)定的可變電容形式，下圖為 Setra 壓力 變送器的結(jié)構(gòu)示意圖， 可變電容由壓力腔上的膜片和固定在其上的絕緣電極所組成， 當(dāng)感受到壓 力變化時，膜片要產(chǎn)生微微的翹曲變形，從而改變了兩極的間距，采用 Setra 獨特的檢測電路 測電容的微小變化， 并進(jìn)行線性處理和溫度補(bǔ)償。 傳感器輸出與被測壓力成正比的直流電壓或電 流信號。精巧的結(jié)構(gòu)、高性能的材料及先進(jìn)的檢測電路的完美結(jié)合，賦予了 Setra 壓力變送器以很高的性能。Setra 壓力變送器的特點高性能為了保證產(chǎn)品的高性能， Setra 壓力變送器采用材料構(gòu)成可變電容， 由于這些材料具有極穩(wěn)定的 物理化學(xué)性能，使產(chǎn)品具有極高的性能。 根據(jù)用戶需要 Setra 可提供高達(dá)± 0.02%FS 的傳感器電容式變送器， 穩(wěn)定性優(yōu)于± 0.05%FS ，如此高的性能是采用其它敏感原理的產(chǎn)品難以達(dá)到的。此外，采用 Setra 先進(jìn)的檢驗電路可檢測出敏感電容極微小的變化，從而使傳感器具有很高的 分辨率，如 Setra 的 Model270 大氣壓力變送器的分辨率可達(dá) 0.005%FS。

機(jī)械變形敏感電容模極板間距的微小的變化， 即可產(chǎn)生可測量的電壓信號變化， 小的機(jī)械變形使傳感器的 遲滯和非重復(fù)性誤差大大降低，同時傳感器的速度也得到很大提高。測量范圍寬Setra 的壓力變送器具有很寬的測量范圍電容式變送器， 它可對 25Pa ～ 70MPa 范圍的壓力進(jìn)行精確的測量， 且具有極高的穩(wěn)定性。上圖為 Setra Model239 高精度差壓力變送器的結(jié)構(gòu)示意圖，此傳感器最小測量范圍為 0 ～ 125Pa ，測量精度可達(dá) 0.073%FS ，靜壓可從真空至 1.7MPa。在 0 ～ 65 ℃范圍內(nèi)，溫度影響

防腐性能好Setra 壓力變送器與介質(zhì)相接觸的材料均采用優(yōu)質(zhì)不銹鋼材料， 因而可與許多酸堿溶液， 腐蝕性 氣體或液體很好地相容。抗電磁場干擾高輸出信號、抗干擾設(shè)計及采用金屬外殼和，使 Setra 壓力變送器對外部電磁場具有很高的抑 制能力，它具有與可編程控制相當(dāng)?shù)目垢蓴_能力。在惡劣環(huán)境中工作Setra 的壓力變送器非常經(jīng)久耐用，它的工業(yè)級的產(chǎn)品可承受最小 10 7 次測滿量程壓力循環(huán)， 如果工作壓力不，傳感器的循環(huán)壽命幾乎可達(dá)到無限長，而且其工業(yè)的產(chǎn)品均能承受 100 ～ 200kg 的沖擊和最小 10 ～ 20 的振動。電容式壓力變送器在天平中的應(yīng)用不象大多數(shù)實驗室天平采用電磁平衡測量原理及絕大多數(shù)計數(shù)秤采用的應(yīng)變片技術(shù) , 美國 Setra 采用了自己發(fā)明的獨特的 ” 可變陶瓷電容技術(shù) ” . 這個設(shè)計提供了重量測量的牢靠, 精度和合理的價格,兩個放置平行的鍍金條 被熱熔于陶瓷傳感器模塊中. 兩個電極間間距只有 幾百分子一毫米. 當(dāng)一負(fù)載放在天平的秤盤上, 引起陶瓷梁的彎曲, 改變兩個電極間間距, 電 極 被接入 LC 的震蕩電路, 震蕩頻率隨負(fù)載測量電容而改變, 從零負(fù)載到滿負(fù)載(天平 的標(biāo)稱 量程), 頻率變化可達(dá)每秒 2 百萬個周期. 因為我們天平內(nèi)的的微處理器可每 秒內(nèi)的每一個周 器的變化,我們很多天平的型號可擁有極高的顯示分辨 (e.g., 1 part in 500,000), 同樣, 工 業(yè)計數(shù)秤也擁有非常高的內(nèi)部分變率(如 model 2000C 可檢測 1 ppm 的重量變化) 這個測量重量的設(shè)計非常獨特,Setra 已取得若干個相關(guān)的專利,設(shè)計的簡單性非 常好的運用與相對小巧部 件的計數(shù), 沒有運動部件的設(shè)計又加強(qiáng)了可靠性. 1987 年, ISWM(國際稱重計量協(xié)會) 授予 Setra 技術(shù)卓越獎, 表彰 Setra 同時在 新技術(shù)的發(fā)明對科學(xué)和測量工業(yè)的貢獻(xiàn)和已被證明的 商業(yè)上成功. Setra 全力投身于發(fā)現(xiàn)新的很更好的方法測量重量,下一代高精度的電子天平和 秤已在 Setra 研發(fā)部門展開.

文章由啟和科技編輯