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全面概述关于选择电容式压力变送器时要考虑的8个关键因素

作者:发表时间:2019-05-24


      选择电容式压力变送器时,需要考虑许多重要参数,包括目标尺寸和形状,防护方法和带宽。电容式压力变送器不仅能够在清洁环境中运行,而且还能够在脏污和多尘的工业区域中运行。还提供带有螺纹主体的模块化设计电容式压力变送器,这进一步简化了这些电容式压力变送器在工业或过程制造环境中的安装。下面上海自动化仪表四厂的专家为您全面概述关于选择电容式压力变送器时要考虑的8个关键因素
1、电容式压力变送器的精度
      基于传统方法的电容测量原理用于确定距离,位移和位置测量。作为非接触式位移测量技术中最可靠和热稳定的技术之一,电容式压力变送器能够实现远低于1纳米(nm)的分辨率。电容式压力变送器在非接触式,无磨损的基础上运行,使其结果具有出色的线性度,重现性和分辨率。虽然在普通工业环境中达到亚微米级精度,但目前只有在不存在污垢,灰尘,油或湿气的清洁环境中才能进行高精度亚纳米测量。电容测量系统也适用于快速移动物体和动态高速过程的检测,因为这些电容式压力变送器能够获得快速,可靠的运动序列测量。电容式压力变送器也适用于真空和超高真空应用。
2、电容式压力变送器原理
      电容式压力变送器通过测量电容的变化来操作,该电容是用于描述两个导电物体之间具有空间的导电物体如何响应直接施加到它们的电压差的术语。当向导体施加电压时,在它们之间的空间中产生电场,从而导致正电荷和负电荷聚集在每个物体上。因此,电容式压力变送器通过使用交流电压来起作用,该交流电压使得每个物体上存在的电荷连续地反转它们的位置。这产生了由电容式压力变送器检测的交流电流。电容与物体的表面积和它们之间的材料的介电常数成正比,并且也与它们之间的距离成反比。
      电容位移测量的原理基于理想的板式电容器的操作。电容式压力变送器和测量对象的距离位移产生总容量的变化。如果恒定频率和恒定幅度的交流电流过电容式压力变送器电容器,则电容式压力变送器上的交流电压的幅度与到目标或接地电极的距离成正比。检测并处理测量对象与控制器之间的距离变化,然后是反映控制器通过不同输出所进行的测量的输出值。


      为了确保电容式压力变送器获得稳定的测量,需要电容式压力变送器和目标之间的连续介电常数,因为系统取决于电极之间的距离以及其对测量间隙内的介电变化的反应能力。为了获得尽可能高的测量精度,例如在纳米范围内的测量精度,环境应该相对清洁和干燥。
      确保稳定测量的最重要因素包括维持电容式压力变送器和目标之间的连续介电常数。因此,操作环境必须相对清洁和干燥,否则例如气隙内存在的任何油或水分可能通过引起输出信号的漂移和变化而潜在地影响电容式压力变送器的测量性能。重要的是要注意气隙中的一些灰尘或污垢是可接受的,因为电容式压力变送器通常以如此高的分辨率操作,使得一些灰尘颗粒的影响非常低。
3、材料类型
      电容测量系统采用电磁过程,以恒定的灵敏度和线性度测量导电物体。系统评估平板电容器的电抗,其可以与距离成比例地变化。由于不存在由目标的光学特性引起的干扰,因此甚至可以高精度地测量透明或反射表面。可以通过该技术测量金属,硅,石墨和水的导电测量值。
电容式压力变送器还能够测量绝缘材料,如塑料,陶瓷,玻璃,油和粘合剂。当用于此目的时,电容式压力变送器接地用作接地电极并且绝缘材料用作耦合介质。通过使用特殊的电子电路也可以实现绝缘体的几乎线性的输出信号。电容式压力变送器通常用于金属,但在测量绝缘子之前咨询电容式压力变送器供应商很重要。
4、积极保护
      在大多数电容式传感应用中,电容式压力变送器是导电物体之一,而目标物体是另一个。为了获得准确的测量结果,来自传感区域的电场必须包含在电容式压力变送器和目标之间的空间内。如果场地能够扩散到目标上的其他物品或区域,则另一物品的位置变化将被测量为目标位置的变化。因此,主动防护是一种有用的技术,可确保不发生事件。
      大多数电容式压力变送器供应商使用保护环原理,但是其他供应商,例如上海自动化仪表四厂,提供了一种保护环原理,该原理与特殊的三轴电缆相结合,这种技术被称为双重保护。测量极小的距离可能会导致信号的同样小的变化,这表明电容式压力变送器和控制器之间只存在少量电子。如果从电容式压力变送器到控制器的路径上只有小的泄漏(寄生)电流,则距离测量不再准确。因此,需要更复杂的三轴电缆来确定精确的测量。


      所述微小量射频电缆提供优良的屏蔽特性积极以确保具有低噪音始终如一的高信号质量把守场。上海自动化仪表四厂还开发了其他独特的电缆,可以使用长达8米的电缆,无需额外的前置放大器,可同时实现电容式压力变送器,控制器和电缆之间的完全互换。虽然之前的脱气优化和无氧(CCx)三轴电缆适用于从极低温度到实验室和半导体生产设施的不同应用,但这些电缆专门设计用于工业环境,其中长电缆长度特别有利。
5、高稳定性
      由于测量对象的热感应电导率变化对测量没有影响,即使温度波动,电容原理也是可靠的。除温度稳定性外,长期稳定性还可确保多年的可靠运行,无需更换任何部件或组件。
6、校准
      在测量范围将根据所执行的测试类型而变化的实验环境中,用户需要允许这样的电容测量系统。在每次使用不同测量范围之前需要重新校准的系统可能是昂贵且耗时的,因此选择能够提供其中可以交换各种电容式压力变送器而不需要通过电容式压力变送器重新校准的系统的电容式压力变送器供应商是重要的。供应商。
7、电气跳动和带宽
      在旋转的铁质目标中发生电气跳动,作为系统输出上每次旋转的可重复误差。该跳动可以由沿着例如旋转轴的圆周的磁导率和导电率的微小变化引起。由于涡流位移电容式压力变送器主要受电气跳动的影响,因此电容式压力变送器完全不受此问题的影响。
      电容式压力变送器基于模拟电路,因此与使用测量速率的其他电容式压力变送器相比,通过使用测量频率或带宽起作用。测量确定的这种差异允许这些电容式压力变送器适合于测量振动,振幅,振荡和轴的跳动。一些供应商提供的电容式压力变送器可测量高达20 kHz(-3 dB)的带宽,这使得这些电容式压力变送器非常适合在旋转轴上进行高速测量。
8、目标尺寸和形状
      目标尺寸是选择将用于特定应用的电容式压力变送器所需的关键考虑因素。电容式压力变送器离目标越远,最小目标尺寸越大。如果目标区域太小,由于电场比工厂校准期间进一步延伸,电场将倾向于环绕目标的侧面,随后将进一步测量目标。通常,电容式压力变送器将需要与测量电极的尺寸1:1的目标尺寸比。可以测量更小或更窄的目标,但重要的是要注意某些目标需要供应商的特殊调整。
      由于大多数电容式压力变送器都是针对平坦目标进行校准,因此测量目标的形状对于确定准确结果也至关重要。因此,具有曲面的目标很可能导致错误。由于电容式压力变送器将测量到目标的平均距离,因此零伏的间隙将与电容式压力变送器校准时的间隙不同。与平坦表面相比,电场在曲面上表现不同,因此如果必须测量弯曲或非平坦表面,则供应商可以将测量系统校准到最终目标形状。但是,建议事先咨询电容式压力变送器供应商,因为需要进行一些定制。

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