《電子技術(shù)應(yīng)用》
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新型自動調(diào)零壓力變送器應(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測量過程的流體壓力,包括壓差、絕對壓力和表面壓力等,以便于對生產(chǎn)過程的參數(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)品安裝后必須通過效驗設(shè)備對產(chǎn)品進(jìn)行效驗,這個過程將耗費大量的人力和時間,且效驗設(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測量過程的流體壓力,包括壓差、絕對壓力和表面壓力等,以便于對生產(chǎn)過程的參數(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)品安裝后必須通過效驗設(shè)備對產(chǎn)品進(jìn)行效驗,這個過程將耗費大量的人力和時間,且效驗設(shè)備十分昂貴。為了解決上述問題,上海皓鷹測控技術(shù)有限公司(以下簡稱“皓鷹”)研發(fā)了一種新的自動調(diào)零壓力變送器,它具有節(jié)省資源、方便效驗的優(yōu)點。
這種自動調(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)行信號轉(zhuǎn)換的應(yīng)變計、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)變計連接有可將所得信號放大,并與遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)相兼容的自動調(diào)零(Auto-Zero)放大電路。感壓頭、彈性體及應(yīng)變計等元件皆位于一個封閉的殼體內(nèi)。

圖1 自動調(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,107——自動調(diào)零(Auto-Zero)放大電路。
這種具有自動調(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)變計粘貼在毛細(xì)管的一端膜片上。測量時,一端膜片受壓,通過介質(zhì)傳遞到另一端粘貼好應(yīng)變計的彈性體上,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)),并通過自動調(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。即自動調(diào)零放大電路采用最新的CMOS工藝來實現(xiàn)信號的放大過程,直接輸出0.5~4.5V、0~5V、0~10V及4~20Ma的放大信號,對產(chǎn)品進(jìn)行輸出信號零點和滿度的自動調(diào)節(jié)和效驗。


圖2高溫熔體自動調(diào)零壓力變送器

其中:1——自動調(diào)零壓力變送器,104——螺紋桿,105——彈性體,106——應(yīng)變計,1001——感壓膜片,1002——毛細(xì)管,107——自動調(diào)零(Auto-Zero)放大電路。
在實際工作過程中,被測流體的壓強,通過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,由于應(yīng)變電阻,組成惠斯登電橋?;诨⒖硕桑涸趶椥韵薅葍?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,經(jīng)過自動調(diào)零放大電路對該電信號進(jìn)行放大整合,輸出標(biāo)準(zhǔn)信號和數(shù)字通信信號,利用電腦或PLC系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)傳過程控制。
另外,自動調(diào)零壓力變送器還可以測高溫流體的壓力。在工作過程中,流動的高溫流體的壓強,以1:1通過感壓膜片及充滿傳遞介質(zhì)(通常是油類等實質(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)變計的彈性體上。由于應(yīng)變計具有應(yīng)變電阻,整個系統(tǒng)隨機(jī)械形變而產(chǎn)生惠斯登電橋,從而實現(xiàn)將形變轉(zhuǎn)化為放大的標(biāo)準(zhǔn)信號。
類似蠕變補償,自動調(diào)零壓力變送器通過選用不同補償量的應(yīng)變計進(jìn)行滯后補償,實現(xiàn)了不銹鋼壓力變送器的滯后指標(biāo)調(diào)整。通過匹配試驗,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國家標(biāo)準(zhǔn)和OLMLR60國際建設(shè)中規(guī)定的C3級要求。
皓鷹 的自動調(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,具有較強的實用性,使用時只需要通過一個按鍵就可以實現(xiàn)對產(chǎn)品的自動效驗和修正,避免了耗費大量人力、時間及昂貴的效驗設(shè)備,因此大大提高了使用者的生產(chǎn)效率。

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