電容式差壓變送器的原理

DP系列智能變送器由傳感器和電子線路板兩部分組成，傳感器部分包括：敏感元件、直接數(shù)字電容電路、溫度傳感器和特征化EEPROM等組成；電子線路板部分包括：微處理器、數(shù)/模信號轉(zhuǎn)換器、數(shù)字通信和存儲器EEPROM等幾部分組成，完成壓力信號到4～20mADC的轉(zhuǎn)換。以下對其原理進(jìn)行簡單的說明：

                

(1) 傳感器部分
   
    敏感元件：介質(zhì)壓力通過隔離膜片和灌充油傳遞到﹠室中心的測量膜片，該測量膜片是一張緊的彈性元件，用于檢測在測量膜片上的差壓。測量膜片的位移與差壓成正比，zui大位移0.004inch（0.10mm）。測量膜片的位置由它兩側(cè)的電容固定極板通過直接數(shù)字電容電路檢測出來。

    直接數(shù)字電容電路：該電路是用來將敏感元件所承受的壓力轉(zhuǎn)換成頻率信號，并使該頻率信號與壓力信號成比例關(guān)系，供CPU采樣使用。

    溫度傳感器：用來測量壓力傳感器的工作介質(zhì)溫度，并將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，供微處理器進(jìn)行數(shù)字溫度補償。

    特征化EEPROM： 保存變送器溫度補償、傳感器特征化曲線及特征數(shù)據(jù)和數(shù)字微調(diào)數(shù)據(jù)等。即使關(guān)閉了電源，數(shù)據(jù)仍能完整地保存在存儲器中。EEPROM總存貯容量512字節(jié)。

                           

(2)電子線路板部分
 
    微處理器：微處理器控制變送器的運行，對壓力敏感元件通過直接數(shù)字電容電路和溫度傳感器對其工作壓力和工作介質(zhì)溫度進(jìn)行檢測。微處理器利用傳感器特征化EEPROM中的數(shù)據(jù)進(jìn)行線性化處理和補償運算，計算出工作介質(zhì)的壓力值，并送往數(shù)/模轉(zhuǎn)換器和HART 通信部分。從而在原理上實現(xiàn)電子板與傳感器的互換而不會影響變送器的輸出特征。除此之外微處理器還進(jìn)行傳遞函數(shù)的運算、工程單位及量程的轉(zhuǎn)換、阻尼調(diào)整及自診斷等功能。

    存儲器EEPROM：保存著通過遠(yuǎn)程、本地調(diào)整所能修改的所有組態(tài)數(shù)據(jù)。即使關(guān)閉了電源，仍能完整地保存存儲器中的數(shù)據(jù)。EEPROM總存貯容量512字節(jié)。
    數(shù)/模轉(zhuǎn)換器：數(shù)/模轉(zhuǎn)換器把微處理器修正后的壓力數(shù)字信號按輸出形式轉(zhuǎn)換為4~20mA模擬信號送往輸出回路。

    HART通信：數(shù)字通信電路在變送器和HT380手操器或控制系統(tǒng)之間提供接口。這個電路檢測疊加在4～20mA回路上的FSK（頻移鍵控）信號，發(fā)送部分以同樣形式將信號疊加在4～20mA回路上。