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全面概述关于DP变送器的全部基础知识细节分析

作者:发表时间:2019-05-31


      工业上最常见,最有用的压力测量仪器之一是差压变送器(DP变送器)。该装置检测两个端口之间的压力差,并输出表示相对于校准范围的压力的信号。差压变送器可以基于任何前面讨论的压力传感技术,因此本节侧重于应用而不是理论。下面上海自动化仪表三厂的专家为您全面概述关于DP变送器的全部基础知识细节分析
DP变送器的结构和行为
      差压变送器,也称为DP变送器,为工业测量应用而构造,通常由容纳传感元件的坚固(锻造金属)主体组成,顶部由容纳翻译感测压力所需的机械和/或电子部件的隔间覆盖。进入标准仪表信号(例如3-15 PSI,4-20 mA,数字现场总线代码):


      在每个DP变送器示例中,压力传感元件容纳在装置的下半部分(锻钢结构)中,而电子元件容纳在上半部分(彩色圆形铸铝结构)中。
      无论品牌或型号如何,每个差压(“DP”,“d / p”或ΔP)变送器都有两个压力端口,用于检测不同的过程流体压力。这些端口通常具有1/4英寸内螺纹NPT螺纹,以便于连接到过程。
      其中一个端口标记为“高”,另一个标记为“低”。这种标记并不一定意味着“高”端口必须始终处于比“低”端口更大的压力。这些标签代表的是施加到该端口的任何增加的流体压力将对输出信号的变化方向产生的影响。


      现代DP变送器使用的最常见的传感元件是振膜。该隔膜的一侧接收来自“高”端口的过程流体压力,而另一侧接收来自“低”端口的过程流体压力。两个端口之间的任何压力差导致隔膜从其正常的静止(中心)位置弯曲。然后,根据变送器的制造商和型号,通过任意数量的不同技术将这种弯曲转换为输出信号:
      对于上海自动化仪表四厂DP变送器,它采用了Eastsensor最精确,最稳定的电容传感技术。


      上海自动化仪表四厂差压仪器端口标记的概念非常类似于应用于运算放大器输入端子的“反相”和“非反相”标签:


      “+”和“ - ”符号并不意味着输入电压的极性; 即,“+”输入不一定比“ - ”输入更正。这些符号仅表示每个输入趋向于驱动输出信号的不同方向。应用于“+”输入的电位增加会使运算放大器的输出为正,而应用于“ - ”输入的电位增加则会使运算放大器的输出为负。用闭环控制系统常用的术语来表示,我们可以说“+”输入是直接作用的,而“ - ”输入是反作用的。
      同样,DP变送器端口上的“H”和“L”标签并不意味着输入压力的大小; 也就是说,“H”端口的压力不一定要大于“L”端口的压力。这些符号仅表示由施加到每个端口的压力对输出信号的不同影响。施加到DP变送器的“高”端口的压力增加将使输出信号驱动到更高的水平(向上),而施加到DP变送器的“低”端口的增加的压力将驱动输出信号更小等级(向下):


      将上海自动化仪表四厂DP变送器以直接作用或反向作用的方式任意连接到过程的能力是一个很大的优势。
      在电子领域,我们指的是差分电压传感器(例如运算放大器)能够感知电压的微小差异,同时忽略通过短语共模抑制测量的相对于地面测量的大电位。理想的运算放大器完全忽略了两个输入端子共用的电压量,仅响应这些端子之间的电压差。这正是精心设计的DP仪器所做的,除了流体压力而不是电压。DP仪器忽略两个端口共用的表压,同时仅响应这两个端口之间的压力差。换句话说,差压仪器(理想地)仅响应压差而忽略共模压力。
      为了说明,我们可以使用管道或管将DP变送器的“高”和“低”端口连接在一起,然后将两个端口同时暴露于流体压力源,例如来自空气压缩机的加压空气。如果变送器处于良好的工作状态,即使我们改变施加到两个端口的静压量,它也应继续记录零压差。只要对每个端口施加的压力相等,变送器的传感膜片就应该经受零向左或向右的推力。从“高”端口的流体压力施加到隔膜上的所有力都应该通过从“低”端口的流体压力施加到隔膜上的力来精确地抵消(取消)。
      与此类似的电气方法是将电压表的红色和块测试引线连接到电路中的公共点,然后改变该点与地之间的电压量。由于电压表仅记录其测试引线之间的电位差,并且这些测试引线现在彼此电气共用,因此从电压表的角度来看,电路的这一点与地之间的共模电压的大小是无关紧要的。 :


      在每种情况下,差分测量装置拒绝共模值,仅记录其感测点之间的差值(零)。
      相同的共模抑制原理在更复杂的流体和电路中显现出来。考虑一下DP变送器和电压表的情况,两者都用于测量“分频器”电路中的差分量:


      在每种情况下,差分测量设备仅响应两个测量点之间的差异,拒绝共模值(压力变送器为97.5 PSI,电压表为97.5伏)。为了使这个例子中的事情变得有趣,每个测量仪器的“高”侧连接到较小值的点,使得测量的差值是负量。与数字电压表一样,现代DP变送器同样能够精确测量负压差和正压差。
在上海自动化仪表四厂差压变送器铭牌上显示的压力等级中,DP仪表的压差和共模压力之间形成了鲜明的对比:
      该铭牌告诉我们,变送器的校准差压范围为50“H2O(50英寸水柱,仅约1.8 PSI)。但是,铭牌还告诉我们,变送器的最大工作压力(MWP)为1500 PSI。“工作压力”是指每个端口共用的表压量,而不是端口之间的压差。
      以面值表示这些数字意味着即使两个端口均匀施加的表压为1500 PSI,该变送器也会记录为零(无差压)!换句话说,这种差压变送器将抑制高达1500 PSI的共模表压,并且仅响应端口之间的小压差(1.8 PSI差分足以刺激变送器到满量程输出)。

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