电容式差压变送器的静压误差分析

摘要:实际生产中差压变送器使用较为广泛，为此要求学生能够对电容式差压变送器进行校验。电容式差压变送器本身存在一定的静压误差,通过对电容式差压变送器原理的分析,发现静压误差产生的原因,并对其进行试验。
1电容式差压变送器的原理
       电容式差压变送器是应用变电容原理工作的，先将压力的变化转换为电容量的变化,然后进行测量。利用弹性元件受压变形来改变可变电容器的电容量,从而实现压力一电容的转换。电容式差压变送器由测量环节和转换环节组成。测量环节用来感受被测压力并将其转换成电容量的变化;转换环节将电容量的变化转换成标准电流信号。电容式传感器的基本工作原理可以用平板电容器来说明。设两极板相互覆盖的有效面积为A,两极板间的距离为d,极板间介质的介电常数为e,在忽略板极边缘影响的条件下,平板电容器的电容量C为C=eA/d。
       由以上公式可以看出,e、A.d三个参数都直接影响着电容量C的大小。如果保持其中两个参数不变,而使另外--个参數改变,则电容量就将发生变化。如果变化的参数与被测量之间存在一-定函数关系，那被测量的变化就可以直接由电容量的变化反映出来。所以电容式传感器可以分为三种类型:改变极板面积的变面积式，改变极板距离的变间隙式,改变介电常数的变介电常数式。

       电容式差压变送器的原理图如图1所示。传感器有左右两个固定极板,在两个固定极板之间是弹性材料制成的测量膜片,作为电容的中央动极板。在测量膜片两侧的空腔中充满硅油,硅油可以均匀地把力作用到感压膜片上。电容式差压变送器的结构可以有效地保护测量膜片，当差压过大并超过允许测量范围时，测量膜片将平滑地贴靠在凹球面上，因此测量膜片不易损坏。与力矩平衡式差压变送器相比,电容式差压变送器没有杠杆传动机构,因而尺寸紧凑,密封性与抗振性好,测量精度高,可达0.2级。
2静压误差
       差压变送器的校准通常是在负压室通大气的压力下进行的,但是一旦差压变送器安装到现场实际使用时，往往是在正、负压侧同时通入一定的工作压力，这时会发现零位和满量程会出现-定的偏移。我们把差压变送器的这种正负同时通人相同静压得到的零位输出，偏离大气校验时的误差称为静压误差。差压变送器的静压误差直接影响到差压变送器的综合误差。差压变送器的综合误差E大体上由三个部分组成，仪表本身的测量精度A、环境温度变化带来的误差T、静压变化带来的误差s,,根据系统误差确定方法可知差压变送器的综合误差:

       由此可见，静压误差对于差压变送器来说是一个非常重要的影响。当应用差压变送器测量流量时,如果不对静压误差进行补偿或校正,将会给流量的测量带来较大的影响。例如,用差压式流量计测量流量，在常用压力条件下，静压误差为+0.5%FS,如果未进行调整投入运行，实际静压误差为7.1%FS,而在相对流量较小时这种影响更大。
31151电容式差压变送器的校验
       为了提高学生的动手能力,运用理实一体化的教学模式,实训中采用1151电容式差压变送器。现将1151电容式差压变送器校验的实训过程简述如下。
       首先认识1151电容式差压变送器,包括外形、铭牌等相关内容,加深学生的直观认识;然后学会使用精密数字压力计并且能够正确连接精密数字压力计，运用精密数字压力计显示压力和电流信号的大小;对精密数字压力计和1151电容式差压变送器进行电路连接，两者采用两线制连接方式;对1151电容式差压变送器进行校验;处理实训数据;最后是设备复位整理;除此之外还专门强调文明操作加强学生的安全意识。
4静压误差产生的原因与试验
       电容式差压变送器的核心部分是一个球面电容器。在测量膜片的左右两室中充满了硅油，当隔离膜片分别承受高压和低压时，硅油的不可压缩性和流动性将压力传递给测量膜片的左右面上。因为测量膜片在焊接前有一定的预张力，当差压为零时,测量膜片的左右面非常平整,两侧的电容量完全相等,电容量差值为零;当两侧有差压时,高压侧电容量与低压侧电容量不同,测出电容量的差值便可得到被测差压的数值。
       测量膜片有效面积的变化、测量膜片预张力的变化会直接影响到静压误差的产生。对于电容式差压变送器来说,随着通入压力的增加,测量膜片的形变增大,其绷紧的程度也在增加,这就使得测量膜片随若静压的增大而不断绷紧,从而使电容式差压变送器在使用时，不可避免地会产生静压误差。此外,变送器长时间使用后,造成正、负压室膜盒有效面积不相等，变送器在重装或改变范围后，影响膜片的预紧力，都会带来静压误差。