3电容式压力变送器的校验

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三、变送器的结构及工作原理
电容式压力 (差压) 变送器主要由测压部件和转换放大器 1 两大部分组成 (如
图 16 所示) 。 测压部件的中心部分是差动电容膜盒。 膜盒的中心感压膜片 5 和两 边弧形电容固定电极 8 形成电容������" 和������# 。当无压力信号时,两电容电极之间距离 相等。设其间距为������% ,此时电容为 ������" = ������# = 式中 ������ ——硅油的介电常数; S——电容极板的面积。 当被被测压力加在膜盒的隔离膜片上时, 压力由腔内硅油通过网状电极板传 递到中心感压膜片上,中心感压膜片产生位移δ,这时������" 和������# 不再相等: ������" = ������������ ������% + δ ; ������# = ������������ ������% − δ ������������ ������%
六、数据处理
ΔP(MPa) U(V) 0 1 1 1.395 2 1.853 3 2.103 4 2.525 5 2.925 6 3.336 7 3.754 8 4.241 9 4.639 10 5.105
电压和压差呈现线性关系,故为合格的电容式压力变送器。
七、思考题
ห้องสมุดไป่ตู้
1. 电容压力变送器与力平衡变送器(DBY-Ⅱ)相比有什么优点? 答:电容压力变送器的灵敏度高、非线性小,并能补偿温度误差。 2. 能否利用 CECY 电容变送器对下列压力变化范围的信号进行测量, 使变送器相 应的输出 4~20mA? (1)150~200kpa;(2)900~I000kPa。如果能,请选用变送器,并说明调整步 骤?
45 67
������ = ������" ������
5 67
其中 ������" = ������
由上式可知,在 I=常数,膜片性质、尺寸一定时,输出信号只与中心感压膜 片感受的压力有关,而与硅油的介电常数������ 、高频供电频率f、电压幅值等无关, 这样可大大提高变送器的精确度。
由于变送器输出 4~20mA,起始值不为零,改变量程时将影响零位值,而调 零位并不影响量程,因此为减少反复调整量程、零位的次数,在变送器做较大量
< 程改变时,最好按如下方法调整:设原量程为������; ,需要量程为������; ,先将零位调
至 4×
< ������; ������������ ������;
输入满度压力信号,调量程电位器,使变送器输出电流为
< ������; 20 + 4 − 1 ������������ ������;
重新调整调零电位器,使零位输出电流为 4mA,再输入满度压力信号,此时变 送器输出电流基本为 20mA。如果略有差异,则稍作调整。 2. 线性度的调整 (1)先调好变送器的量程,例如已调好量程为 0~600kPa。 (2)使输入压力为 1/2 量程(300kPa) ,此时输出电流应为 12mA,或在 250 Ω标准电阻上的电压应为 3.000±0.0004V。如果不符合要求,则调节线性电位 器,并核对变送器零位和满度,使之符合要求(一般变送器出厂时线性度已调整 好) 。 3.零点正负迁移 设被测压力范围为 400~600kPa,按下述步骤调整变送器: (1) 因变送器量程=600-400=200kPa,将量程调为 0~200kPa。 (2) 需正迁移零点。拨正迁移开关到“﹢”端,输入起始压力(400kPa),调 节零位电位器,使变送器输出 4mA。 (3) 核对在输入满量程压力信号(600kPa)时变送器的输出是否为 20mA。如 有偏差,可微调量程电位器。 4.阻尼的调整 当被测压力有波动时,变送器的输出信号可能脉动。此时,可顺时针调整阻 尼电位器,即加大阻尼时间常数,可使输出脉动消失。注意不要过调阻尼,以防 输出信号变化迟缓。如果已知被测信号脉动情况,提出了阻尼时间常数值,则可 在实验室调整变送器阻尼:使变送器输入压力有满量程突然降到零,用秒表测定 输出电流降到 10(=16×63%)mA 所需时间,即为实测的变送器的阻尼时间常 数,如该值不符合提出的要求,调整阻尼电位器,使之符合要求。
答:情况 2 可以进行测量调整。因为情况 1 的变送器压差为 200-150=50kPa,而 在给定的 CECY 型电容变送器中.有 0~40kPa 和 0~160kPa,对于量程为 50kPa 来 说,0~40kPa 太小,而 0~160kPa 又太大,会使测量误差较大,所以不能选用。 而情况 2 的差压是 1000-900=100kPa, 可以使用 0~160kPa 的量程。 具体的调整步 骤是先调好量程为 0~100kPa,即 0kPa 时 250 欧姆电阻电压为 1V,100kPa 时电 压为 5V;然后进行正零点迁移,拨正迁移开关到“+”端,输入起始压力 900kPa, 调节零点电位器,使变送器输出 1V;核对在输入满量程压力信号 1000kPa 时变 送器的输出是否是 5V。如有偏差,可微调量程电位器。 3. 将调整好的变送器由垂直安装改为水平安装时,变送器的性能有什么变化? 为什么?如何调整恢复?并验证证明。 答:变送器由垂直安装改为水平安装时,变送器的性能肯定会有影响,可能零点 会有所偏移,或者满量程时不是输出 20mA,这是因为变送器中的电容的位置情 况受到了重等的影响,要调整恢复,需要进行变送器的零点调整,然后再看满量 程时是否输出 20mA,如没有,可以进行微调量程电位器。
五、注意事项
(1) 接变送器电源时,必须先接上 24V 稳压电源,不能将变送器直接与 220V 交流电源相接。 (2) 在零点正、负迁移时,不能同时将正、负迁移开关拨到有“+” 、 “-”标志 的位置,只能拨动其中一个,另一个还在原位。 (3) 变送器正、负迁移范围有一定限制:正迁移后的满量程不能超过该变送器 的最大量程值,测量范围不能小于该变送器的最小测量范围。零点的最大 负迁移量为-100kPa。
四、实验步骤
1. 零位和量程调整 按图 18 所示连接变送器的校验线路。一般将变送器垂直安装。设所需变送 器量程为 0~600kPa。 调整前, 先将转换放大器上的阻尼电位器按逆时针方向旋到底, 即关闭阻尼, 使阻尼时间常数最小(≤1s) 。检查电路的极性和电压,判断接线无误后接通电 源。15min 后,先调零位,使变送器无压力信号输入时输出 4mA。
������# − ������" =
������ =
由于中心感压膜片的位移与压力 P 成正比,即 δ = Kp 式中 K——与膜片刚性和面积有关的系数。 所以 ������# − ������" =
实 验 报 告
课程名称:热工测量及仪表 同组学生姓名:庄萌榕、刘贺、程梦真、王晨曦 成绩: 一、实验目的和要求(必填) 三、主要仪器设备(必填) 五、实验数据记录和处理 七、讨论、心得 二、实验内容和原理(必填) 四、操作方法和实验步骤 六、实验结果与分析(必填)
实验三 电容式压力变送器校验
一、实验目的
(1) 了解电容式压力(差压)变送器的性能、结构和安装方法。 (2) 学习电容式压力(差压)变送器的零位、量程、零点迁移、线性度以及阻 尼的调整方法。 (3) 了解变送器校验时和现场使用时的接线方法。
二、仪器与设备
(1) 建议选用 CECY-150 低压力变送器(或选用其他测压范围) 。其规格为,量 程 0~160kPa 到 0~1000kPa 连续可调,精确度等级为 0.35 级,输出信号为 4~20mA,DC 二线制。 (2) 精密活塞式压力计,0.05 级。 (3) 稳压电源,24V,DC,±10%可调 (4) 负载电阻,电阻箱 0~1kΩ±0.1%。 (5) 标准电阻,250Ω±0.01%,0.5W。 (6) 数字电流表,0~5V±0.05%(或相当精度的电位差计) 。 (7) 直流电压表,0~50mA,0.1 级。
差动电容的简化测量电路如图 17 所示,图中 e 为高频电源电压,两侧电容 回路的电流分别为 ������" = ������������������" ; ������# = ������������������#
在设计电路时使������" + ������# = ������ = 常数, (������# − ������" )为输出信号,所以 ������# − ������" ������ = ������# + ������" ������������ ������������ 1 1 − ������% − δ ������% + δ 1 1 − ������% − δ ������% + δ δ ������ ������%
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