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量膜片（可動電極）、固定電極、填充液、隔離膜片等部件組成。測量膜片和兩個固定電極構(gòu)成一個電容器。

○當(dāng)壓力作用于隔離膜片時，壓力通過填充液傳遞到測量膜片。測量膜片在壓力作用下發(fā)生微小變形，使測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，測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，\(d\)增大，電容\(C\)減小。

2.信號轉(zhuǎn)換與輸出

○變送器中的測量電路檢測到電容的變化量后，將其轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的電信號（如4 - 20mA電流信號或0 - 10V電壓信號）。這個轉(zhuǎn)換過程通常涉及到復(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。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，通過線性化處理后，輸出信號能夠準(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，其電阻率會發(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，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.測量與信號輸出

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

○這個電壓差經(jīng)過放大電路放大、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)的電信號輸出。例如，經(jīng)過處理后的4 - 20mA電流信號可以準(zhǔn)確地表示壓力的大小，傳輸?shù)娇刂葡到y(tǒng)或其他監(jiān)測設(shè)備中進(jìn)行壓力的顯示、控制或記錄等操作。