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
差壓變送器在線性校準時，通常是在負壓室通大氣的條件下進行的。也就是說靜壓為1個大氣壓，但是一旦安裝到現(xiàn)場實際使用時，往往會在正負壓室加上一定的工作壓力，此時會發(fā)現(xiàn)零位產(chǎn)生了偏移，滿位輸出也出現(xiàn)一定的偏移（滿位偏移一般要通過與標準儀器比對讀出）。這種當加上工作靜壓，導(dǎo)致變送器的零位和滿位輸出與大氣校驗時的零位和滿位發(fā)生偏移的稱為靜壓影響誤差。
2.靜壓影響對變送器性能的影響和現(xiàn)場舉例
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，靜壓誤差對差壓變送器的綜合精度來說，是一個非常重要的因素。
這點，洛丁森在各個實際的應(yīng)用工況中也得到了印證。
比如，差壓變送器應(yīng)用到孔板流量檢測的現(xiàn)場應(yīng)用的時候，在管道內(nèi)部裝上孔板或噴嘴等節(jié)流件，由于節(jié)流件的孔徑小于管道內(nèi)徑，當流體流經(jīng)節(jié)流件時，流束截面突然收縮，流速加快。經(jīng)節(jié)流件后，后端流體的靜壓力降低，于是在節(jié)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(shù)值關(guān)系、符合Q=K。
用差壓變送器測量節(jié)流件前后的差壓，實現(xiàn)對流量的測量。
見圖1所示：
當應(yīng)用在電廠測高壓蒸汽流量時，如果對靜壓影響不作校正或補償，將會給流量測量帶來較大誤差，尤其是在相對流量較小時，影響更可觀。例如一臺金屬電容型差壓變送器同節(jié)流裝置一起組成差壓式流量計，在32MPa工作靜壓條件下其滿量程靜壓誤差為≤±2％FS ，雖然其零位誤差，可以通過調(diào)零來消除，但是滿位輸出誤差總是無法避免的，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(yīng)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)過補償，或其本身靜壓誤差極小，則其測量精度將會得到大幅提高。
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(jié)構(gòu)型傳感器，它的靜壓影響尤其突出。這與其本身的結(jié)構(gòu)特點有關(guān)。
工作原理介紹：
介質(zhì)壓力通過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(cè)的電容極板檢測，再經(jīng)電子轉(zhuǎn)換線路把測量膜片和電容極板之間的差動電容轉(zhuǎn)換為二線制4～20mADC輸出信號。
從圖5可以看出，當對傳感器兩側(cè)施加靜壓時，金屬電容式的兩側(cè)曲面坐同時受壓。而曲面坐由金屬和玻璃組成，在外力作用下，會產(chǎn)生微小變形。因此其兩側(cè)曲面坐的厚度L1和L2隨著靜壓力P的增大而線性縮小。從而，導(dǎo)致兩側(cè)電容極板的極距H1和H2增大。
根據(jù)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(jù)電容傳感器的工作原理，由電子轉(zhuǎn)換線路把測量膜片和電容極板之間的差動電容轉(zhuǎn)換為二線制4～20mADC的輸出信號也隨之變小。最終導(dǎo)致測量誤差的產(chǎn)生，靜壓影響誤差的出現(xiàn)，并且靜壓影響絕對誤差與所加的工作靜壓有一定的線性關(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，不可避免地會產(chǎn)生測量漂移誤差，對于滿位的漂移和工作靜壓存在一定的線性關(guān)系，對于零位的漂移則具有方向不確定性。
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