洛丁森技術(shù)研發(fā)視角：差壓變送器的靜壓影響分析（上）
以下是洛丁森技術(shù)研發(fā)中心對于差壓變送器的靜壓影響的論述，歡迎各位閱讀。
1.引言
差壓變送器在線(xiàn)性校準時(shí)，通常是在負壓室通大氣的條件下進(jìn)行的。也就是說(shuō)靜壓為1個(gè)大氣壓，但是一旦安裝到現場(chǎng)實(shí)際使用時(shí)，往往會(huì )在正負壓室加上一定的工作壓力，此時(shí)會(huì )發(fā)現零位產(chǎn)生了偏移，滿(mǎn)位輸出也出現一定的偏移（滿(mǎn)位偏移一般要通過(guò)與標準儀器比對讀出）。這種當加上工作靜壓，導致變送器的零位和滿(mǎn)位輸出與大氣校驗時(shí)的零位和滿(mǎn)位發(fā)生偏移的稱(chēng)為靜壓影響誤差。
2.靜壓影響對變送器性能的影響和現場(chǎng)舉例
差壓變送器的靜壓誤差直接影響到其綜合精度。差壓變送器的綜合精度（%）一般有3個(gè)因素組成，它們是精度（%）、環(huán)境溫度變化影響（%/30o）、靜壓變化影響（%/7MPa）。它們的計算公式為：
由此可見(jiàn)，靜壓誤差對差壓變送器的綜合精度來(lái)說(shuō)，是一個(gè)非常重要的因素。
這點(diǎn)，洛丁森在各個(gè)實(shí)際的應用工況中也得到了印證。
比如，差壓變送器應用到孔板流量檢測的現場(chǎng)應用的時(shí)候，在管道內部裝上孔板或噴嘴等節流件，由于節流件的孔徑小于管道內徑，當流體流經(jīng)節流件時(shí)，流束截面突然收縮，流速加快。經(jīng)節流件后，后端流體的靜壓力降低，于是在節流件前后產(chǎn)生了靜壓壓差，該靜壓壓差與流體的流量之間有確定的數值關(guān)系、符合Q=K。
用差壓變送器測量節流件前后的差壓，實(shí)現對流量的測量。
見(jiàn)圖1所示：
當應用在電廠(chǎng)測高壓蒸汽流量時(shí)，如果對靜壓影響不作校正或補償，將會(huì )給流量測量帶來(lái)較大誤差，尤其是在相對流量較小時(shí)，影響更可觀(guān)。例如一臺金屬電容型差壓變送器同節流裝置一起組成差壓式流量計，在32MPa工作靜壓條件下其滿(mǎn)量程靜壓誤差為≤±2％FS ，雖然其零位誤差，可以通過(guò)調零來(lái)消除，但是滿(mǎn)位輸出誤差總是無(wú)法避免的，因此此誤差直接影響流量的測試，并且影響量很大。在這種應用工況下，差壓變送器的靜壓性能顯得尤為重要，如果靜壓誤差經(jīng)過(guò)補償，或其本身靜壓誤差極小，則其測量精度將會(huì )得到大幅提高。
3 金屬電容傳感器靜壓影響產(chǎn)生的原因
金屬電容式傳感器是一種結構型傳感器，它的靜壓影響尤其突出。這與其本身的結構特點(diǎn)有關(guān)。
工作原理介紹：
介質(zhì)壓力通過(guò)隔離膜片和硅油傳遞給位于“δ”室中心的測量膜片，測量膜片隨它兩邊的差壓而變形。測量膜片的位移，與差壓成正比，最大位移為0.1mm。由它兩側的電容極板檢測，再經(jīng)電子轉換線(xiàn)路把測量膜片和電容極板之間的差動(dòng)電容轉換為二線(xiàn)制4～20mADC輸出信號。
從圖5可以看出，當對傳感器兩側施加靜壓時(shí)，金屬電容式的兩側曲面坐同時(shí)受壓。而曲面坐由金屬和玻璃組成，在外力作用下，會(huì )產(chǎn)生微小變形。因此其兩側曲面坐的厚度L1和L2隨著(zhù)靜壓力P的增大而線(xiàn)性縮小。從而，導致兩側電容極板的極距H1和H2增大。
根據電容的定義，對于平行板電容器的電容為： C=εo × S / H
因此，當電容的極距H增大后，傳感器的兩級電容C1、C2將變小。根據電容傳感器的工作原理，由電子轉換線(xiàn)路把測量膜片和電容極板之間的差動(dòng)電容轉換為二線(xiàn)制4～20mADC的輸出信號也隨之變小。最終導致測量誤差的產(chǎn)生，靜壓影響誤差的出現，并且靜壓影響絕對誤差與所加的工作靜壓有一定的線(xiàn)性關(guān)系，工作靜壓越大，其量程的靜壓誤差就越大。
從以上靜壓影響產(chǎn)生的兩個(gè)原因分析，金屬電容傳感器在工作靜壓的影響下，不可避免地會(huì )產(chǎn)生測量漂移誤差，對于滿(mǎn)位的漂移和工作靜壓存在一定的線(xiàn)性關(guān)系，對于零位的漂移則具有方向不確定性。
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