廣聯(lián)分享E +H電容式壓力變送器原理

一、電容式壓力變送器原理

1.基本結(jié)構(gòu)與工作原理

○E + H電容式壓力變送器主要由測(cè)量膜片（可動(dòng)電極）、固定電極、填充液、隔離膜片等部件組成。測(cè)量膜片和兩個(gè)固定電極構(gòu)成一個(gè)電容器。

○當(dāng)壓力作用于隔離膜片時(shí)，壓力通過(guò)填充液傳遞到測(cè)量膜片。測(cè)量膜片在壓力作用下發(fā)生微小變形，使測(cè)量膜片與固定電極之間的距離發(fā)生改變。根據(jù)電容的計(jì)算公式\(C = \frac{\varepsilon S}\)（其中\(zhòng)(C\)為電容，\(\varepsilon\)為介電常數(shù)，\(S\)為極板面積，\(d\)為極板間距），由于極板間距\(d\)發(fā)生變化，電容\(C\)也隨之改變。

○例如，當(dāng)壓力增大時(shí)，測(cè)量膜片向固定電極靠近，\(d\)減小，電容\(C\)增大；反之，壓力減小時(shí)，\(d\)增大，電容\(C\)減小。

2.信號(hào)轉(zhuǎn)換與輸出

○變送器中的測(cè)量電路檢測(cè)到電容的變化量后，將其轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的電信號(hào)（如4 - 20mA電流信號(hào)或0 - 10V電壓信號(hào)）。這個(gè)轉(zhuǎn)換過(guò)程通常涉及到復(fù)雜的電子電路，包括電容 - 電壓轉(zhuǎn)換電路、放大電路、線性化電路等。

○線性化電路的作用是確保電容變化與壓力變化之間呈線性關(guān)系的輸出信號(hào)。因?yàn)樵趯?shí)際情況中，電容與壓力的關(guān)系可能是非線性的，通過(guò)線性化處理后，輸出信號(hào)能夠準(zhǔn)確反映壓力的實(shí)際值，便于與控制系統(tǒng)或顯示設(shè)備進(jìn)行連接。

二、壓阻式壓力變送器原理

1.壓阻效應(yīng)基礎(chǔ)

○E + H壓阻式壓力變送器利用了壓阻效應(yīng)。壓阻效應(yīng)是指當(dāng)半導(dǎo)體材料受到壓力作用時(shí)，其電阻率會(huì)發(fā)生變化。在壓阻式壓力變送器中，通常采用硅等半導(dǎo)體材料制成的壓阻芯片。

○當(dāng)壓力作用于壓阻芯片時(shí)，芯片內(nèi)部的應(yīng)力分布發(fā)生改變，導(dǎo)致硅的晶格結(jié)構(gòu)發(fā)生畸變，從而使硅的電阻率發(fā)生變化。

2.測(cè)量與信號(hào)輸出

○壓阻芯片上通常集成了四個(gè)壓敏電阻，這些電阻連接成惠斯通電橋電路。當(dāng)壓力作用于芯片時(shí)，四個(gè)壓敏電阻的電阻率變化會(huì)導(dǎo)致電橋失去平衡，產(chǎn)生一個(gè)與壓力成正比的電壓差。

○這個(gè)電壓差經(jīng)過(guò)放大電路放大、溫度補(bǔ)償電路補(bǔ)償（因?yàn)閴鹤栊?yīng)受溫度影響較大）以及線性化處理后，最終轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的電信號(hào)輸出。例如，經(jīng)過(guò)處理后的4 - 20mA電流信號(hào)可以準(zhǔn)確地表示壓力的大小，傳輸?shù)娇刂葡到y(tǒng)或其他監(jiān)測(cè)設(shè)備中進(jìn)行壓力的顯示、控制或記錄等操作。