Дифференциальный преобразователь давления является жизненно важным прибором в управлении промышленными процессами для измерения разности давления между двумя точками и преобразования его в стандартный выход сигнала. Его основной рабочий процесс можно разделить на три этапа: восприятие давления, механическое преобразование и передача электронных сигналов.

Понимание давления и механическое преобразование

Основным воспринимающим элементом дифференциального преобразователя обычно является мембрана или гофрированная трубка. Он имеет две камеры высокого (H) и низкого (L) давления внутри, соответственно, вводя два давления P1 и P2, которые необходимо сравнить.

При различном давлении с обеих сторон разность давления (дельта P = P1 - P2) воздействует на чувствительную мембрану, вызывая небольшое деформационное смещение. Эта переменная формы прямо пропорциональна дифференциальному давлению дельта P, то есть чем больше дифференциальное давление, тем больше деформационное смещение. Этот процесс завершает преобразование невидимой разности давления в измеримое механическое смещение.

Механизмы обнаружения и преобразования сигналов

Небольшое смещение мембраны должно быть точно обнаружено и преобразовано. Традиционные и современные трансформаторы используют различные механизмы:

Принцип конденсаторности (основная технология): диафрагма сама по себе выступает в качестве подвижного электрода конденсатора, и фиксированные электроды с обеих сторон образуют с ней два конденсатора. Когда мембрана смещается из - за дифференциального давления, изменяется емкость двух конденсаторов (один увеличивается, а другой уменьшается). Контрольная цепь точно измеряет эту разность емкости, которая непосредственно соответствует входному дифференциалу.

Принцип тензодатчика: смещение мембраны передается через наполнитель на металлический вариант деформации. Значение сопротивления тензодатчика, прикрепленного к варианту ответа, изменяется, а изменение сопротивления преобразуется в сигнал напряжения через схему моста Уистона.

Передача и вывод электронных сигналов

Электрические сигналы (изменения напряжения или конденсатора), получаемые через детекторные схемы, очень слабы и нелинейны. Он подается в схему настройки сигнала для усиления, линейности и температурной компенсации, чтобы устранить влияние экологических помех.

Наконец, обработанные сигналы преобразуются из микропроцессорных схем в промышленные аналоговые сигналы 4–20 мADC или цифровые сигналы, соответствующие определенным протоколам, таким как HART, Profibus - PA. Этот стандартный сигнал имеет точную линейную зависимость от измеренного дифференциального давления и может передаваться на большие расстояния в систему управления, регистратор или индикатор для обеспечения точного мониторинга и контроля давления процесса.

Подводя итог, дифференциальный преобразователь давления через цепную реакцию « разность давления → механическое смещение → изменение электрического сигнала → стандартный сигнал» реализует точное преобразование от физических величин к стандартизированной информации и становится « воспринимающим нервом» в области промышленной автоматизации.