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普及压力变送器原理及应用 [ 2020-9-8] [ 打印此文章 ]
压力变送器原理及应用
压力变送器是压力传感器中的一个重要分支,主要用于工业现场,采用电流环路输出。
压力变送器可以测量三个以上最常见工业测量对象:流速、压力、液位等。它采用的压力传感器的原理各不相同,包括压阻效应类型、电容类型和微谐振器类型。智能压力变送器应用了多压阻计传感器,可以测量三个指标,即差分压力、静态压力和温度。
通常,压力变送器可以采用电池、线路电源或环路电源供电,并包括电源、压力/温度传感器、信号调理、ADC、处理器、显示器、键盘、逻辑I/O以及多种通信机制,例如4mA至20mA、HART、RS-485/RS-422/RS-232、PROFIBUS、Modbus和foundation等。
工业压力变送器系统设计考虑因素和挑战要设计出适当的压力变送器系统,设计人员必须考虑众多不同设计要求,包括精度、零漂移、温度和静态压力补偿。
l 除了差分压力信号,必须考虑通过温度和静态压力信号进行特性补偿。
l 预防性维修可检测传感器老化或任何异常。
l 压力变送器产品的最大量程比可达200:1,量程上限甚至可达15,000 psi。
l 测量精度最高可以达到满量程范围的0.04%,通常需要16至24位的模数转换器。
l 与不同现场总线的连接,例如HART、PROFIBUS、Modbus、foundation、RS-485/RS-422/RS-232、无线HART等。
l 传感器、调理电路、系统电源、通信和I/O之间可能需要隔离;隔离等级从1kV到2.5kV不等。
l 采用电池和环路供电的差分压力变送器需要精心选择的超低功耗元件,例如调理芯片、MCU等。
工业现场温度环境非常复杂,甚至异常恶劣。为了能够在较宽的温度范围内工作,低温漂移系数和低功耗对差分压力变送器非常重要。纳芯微提供低功耗高集成度调理变送芯片,在有限的功耗预算内实现传感器调理全部功能。
此外,压力变送器内部的空间有限,要求高系统密度。因而必须减小器件尺寸。近来,集成技术的进步使得系统设计人员能够采用尺寸更小、功耗更低、成本更低的解决方案,而其性能与那些大型系统不相上下。持续的技术进步要求既能不断促进这些解决方案集成,同时还提高其性能和诊断能力。
压力变送器可广泛应用于工业相关的各个领域,典型应用包括如下行业:
l 石油、天然气
l 能源
l 水处理、液位测量
l 化工行业
l 煤矿、冶金
l 过空HVAC/空气压缩
l 食品饮料
l 环境工程