《電子技術(shù)應(yīng)用》
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上海皓鷹測(cè)控新型自動(dòng)調(diào)零壓力變送器之應(yīng)用
摘要: 在制造化纖,、橡膠和塑料等產(chǎn)品的機(jī)械設(shè)備中,,常使用壓力變送器來(lái)測(cè)量過(guò)程的流體壓力,包括壓差,、絕對(duì)壓力和表面壓力等,,以便于對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的參數(shù)進(jìn)行監(jiān)視和控制,,使其保持在期望的范圍內(nèi)。傳統(tǒng)的壓力變送器,,在產(chǎn)品安裝后必須通過(guò)效驗(yàn)設(shè)備對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行效驗(yàn),,這個(gè)過(guò)程將耗費(fèi)大量的人力和時(shí)間,且效驗(yàn)設(shè)備十分昂貴,。
Abstract:
Key words :

在制造化纖,、橡膠和塑料等產(chǎn)品的機(jī)械設(shè)備中,常使用壓力變送器來(lái)測(cè)量過(guò)程的流體壓力,,包括壓差,、絕對(duì)壓力和表面壓力等,以便于對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的參數(shù)進(jìn)行監(jiān)視和控制,,使其保持在期望的范圍內(nèi),。傳統(tǒng)的壓力變送器,在產(chǎn)品安裝后必須通過(guò)效驗(yàn)設(shè)備對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行效驗(yàn),,這個(gè)過(guò)程將耗費(fèi)大量的人力和時(shí)間,,且效驗(yàn)設(shè)備十分昂貴。為了解決上述問(wèn)題,,上海皓鷹測(cè)控技術(shù)有限公司(以下簡(jiǎn)稱“皓鷹”)研發(fā)了一種新的自動(dòng)調(diào)零壓力變送器,,它具有節(jié)省資源、方便效驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn),。
這種自動(dòng)調(diào)零壓力變送器主要由以下部件組成:感壓頭,、感壓元件、引壓孔,、與感壓元件相連接的進(jìn)行信號(hào)轉(zhuǎn)換的應(yīng)變計(jì),、彈性體、直徑為 0.3mm的金屬毛細(xì)管,、包裹毛細(xì)管的螺紋桿,。其中,感壓元件為由高彈性的合金材料制成的感壓彈性元件,,或是采用經(jīng)應(yīng)力釋放和硬度提升,,并經(jīng)過(guò)真空熱處理和真空鈦碳化物鍍膜處理的15~5PH的不銹鋼Armoloy涂層感壓膜片,,兩者均具有良好的耐高溫性能。感壓元件焊接于感壓頭上,,并與毛細(xì)管相連接,,毛細(xì)管上端為彈性體。位于彈性體上端的應(yīng)變計(jì)連接有可將所得信號(hào)放大,,并與遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)相兼容的自動(dòng)調(diào)零(Auto-Zero)放大電路,。感壓頭、彈性體及應(yīng)變計(jì)等元件皆位于一個(gè)封閉的殼體內(nèi),。

圖1 自動(dòng)調(diào)零壓力變送器結(jié)構(gòu)示意圖
其中:101——感壓彈性元件,,102——引壓孔,104——螺紋桿,,105——彈性體,,106——應(yīng)變計(jì),107——自動(dòng)調(diào)零(Auto-Zero)放大電路,。
這種具有自動(dòng)調(diào)零功能的智能型高溫熔體壓力變送器,,是將組成全橋的應(yīng)變計(jì)粘貼在毛細(xì)管的一端膜片上。測(cè)量時(shí),,一端膜片受壓,,通過(guò)介質(zhì)傳遞到另一端粘貼好應(yīng)變計(jì)的彈性體上,應(yīng)變電阻隨機(jī)械形變而產(chǎn)生阻值變化(俗稱為電阻應(yīng)變效應(yīng)),,并通過(guò)自動(dòng)調(diào)零放大電路進(jìn)行放大,,再傳輸給PLC上位機(jī)控制顯示或執(zhí)行監(jiān)控。即自動(dòng)調(diào)零放大電路采用最新的CMOS工藝來(lái)實(shí)現(xiàn)信號(hào)的放大過(guò)程,,直接輸出0.5~4.5V,、0~5V、0~10V及4~20Ma的放大信號(hào),,對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行輸出信號(hào)零點(diǎn)和滿度的自動(dòng)調(diào)節(jié)和效驗(yàn),。


圖2高溫熔體自動(dòng)調(diào)零壓力變送器

其中:1——自動(dòng)調(diào)零壓力變送器,104——螺紋桿,,105——彈性體,,106——應(yīng)變計(jì),1001——感壓膜片,,1002——毛細(xì)管,,107——自動(dòng)調(diào)零(Auto-Zero)放大電路。
在實(shí)際工作過(guò)程中,,被測(cè)流體的壓強(qiáng),,通過(guò)引壓孔傳遞到感壓彈性元件,以1:1傳遞給貼在感壓彈性元件上的彈性體及其上的應(yīng)變計(jì),,由于應(yīng)變電阻,,組成惠斯登電橋,。基于虎克定律:在彈性限度內(nèi),,物體的形變跟引起形變的外力成正比,。因此,在壓力作用下,,感壓彈性元件產(chǎn)生微量變形,,其上端的應(yīng)變計(jì)感受其形變后,產(chǎn)生電阻效應(yīng)并輸出與作用壓力大小成正比的電信號(hào),,經(jīng)過(guò)自動(dòng)調(diào)零放大電路對(duì)該電信號(hào)進(jìn)行放大整合,,輸出標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)和數(shù)字通信信號(hào),,利用電腦或PLC系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)傳過(guò)程控制,。
另外,自動(dòng)調(diào)零壓力變送器還可以測(cè)高溫流體的壓力,。在工作過(guò)程中,,流動(dòng)的高溫流體的壓強(qiáng),以1:1通過(guò)感壓膜片及充滿傳遞介質(zhì)(通常是油類等實(shí)質(zhì)上不能壓縮的流體)的毛細(xì)管,,然后經(jīng)由感壓頭傳遞到貼有應(yīng)變計(jì)的彈性體上,。由于應(yīng)變計(jì)具有應(yīng)變電阻,整個(gè)系統(tǒng)隨機(jī)械形變而產(chǎn)生惠斯登電橋,,從而實(shí)現(xiàn)將形變轉(zhuǎn)化為放大的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào),。
類似蠕變補(bǔ)償,自動(dòng)調(diào)零壓力變送器通過(guò)選用不同補(bǔ)償量的應(yīng)變計(jì)進(jìn)行滯后補(bǔ)償,,實(shí)現(xiàn)了不銹鋼壓力變送器的滯后指標(biāo)調(diào)整,。通過(guò)匹配試驗(yàn),可以保證產(chǎn)品的線性,、滯后及蠕變性能指標(biāo)控制在±0.02%F.S.以內(nèi),,并可以達(dá)到GB/T7551-1997國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和OLMLR60國(guó)際建設(shè)中規(guī)定的C3級(jí)要求。
皓鷹 的自動(dòng)調(diào)零壓力變送器集成度高,、功耗低,、靈敏度高、線性好,、體積小,,能在達(dá)到較高精度和穩(wěn)定性的前提下,具有較強(qiáng)的實(shí)用性,,使用時(shí)只需要通過(guò)一個(gè)按鍵就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品的自動(dòng)效驗(yàn)和修正,,避免了耗費(fèi)大量人力、時(shí)間及昂貴的效驗(yàn)設(shè)備,,因此大大提高了使用者的生產(chǎn)效率,。

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