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振弦式液位變送器及傳感器的原理

來源:江蘇金湖久久儀表有限公司   2014年02月07日 11:08  

     檢振壓電陶瓷元件產(chǎn)生的交變電壓送人高輸入丑抗放大器,放太后的液位變送器交變電壓經(jīng)移相后供給驅(qū)動壓電元件,所以其電路示意田和lj甘文所述圖3.7 3相同.H不過強涮丁此處要求用高輔八阻抗的放大器.這是因為壓電元件內(nèi)阻極大的緣故。
    此處用壓電元件代替鐵心線圈,這并不意味著振膜式不能用電磁力驅(qū)動,而是由于平膜片便于和壓電元件牯接.用壓電元件驅(qū)動1i必要求膜片有良好的磁性能,也無需液位變送器外加磁屏蔽措蘸,這些都給制作帶來方便。但同時也有不和的一面.即膜片的質(zhì)量和彈性系數(shù)將因粘接壓電元件而改變,一致性和穩(wěn)定性水易保征。
    掘弦比振筒廈振膜有更大的Q值,但實質(zhì)上只能算作力恃感器.不能直接接受堆方信號,測壓.JJB,1要用膜片或膜盒的有效面積把壓力變成集中力.然后利用振弦剛度的變化得到鞭率輸出。
    振弦式液位變送器的電路原理如圖3 7 6。由彈性金屬絲構(gòu)成的弦ab張緊在醴概N.S之間t設(shè)弦的電阻值為r,它和電阻R,串聯(lián)形成分壓器.接在放大器A的輸出端.a(chǎn)點引出的分壓“送至A的NtFt端乍為正反饋信號。A的輸出遷經(jīng)過R:.N.分壓后日『至匣相端作為負(fù)反饋信號。久久儀表在R-旁有與之并聯(lián)的場效應(yīng)管T.其冊極由電容f上的電壓供給。C tj電阻Rs并聯(lián)后再經(jīng)=極管D和電阻R;與A的輸出相連。
    正反饋是維持振蕩的必要條件,無需多述。R。,R,構(gòu)成的負(fù)反饋是決定放大倍數(shù)的手段·在R-旁并聯(lián)的場效應(yīng)管如果導(dǎo)通程度很大,相當(dāng)干R.很?。糯蟊稊?shù)就高,容易起振。但場效應(yīng)管T的柵極由R..D.c.R。電路控制,這是半渡整流電路,專放大器輸出交流根大時,Rs上的壓降是上負(fù)下正,它使T的柵極變負(fù).趨向于夾斷.相當(dāng)t二R增大,放大倍數(shù)變低。所以上述電路容易起振而又有涼幅作月。
    根據(jù)力電類比關(guān)系,久久儀表可以把振弦看作是肯電阻r的坩并聯(lián)諧振回路.它肄有固有頻率,”在外加交漉的頓率恰等十^日t.M井聯(lián)諧振回路的阻抗zui大。遭時.皇和R,掏方】【的分壓器的分壓比zui大·U。交流正反饋zui強.該電路的選額作用就在十此。
此式表明.振弦的同有頻率和張力的平方根成正比。對于液位變送器而言,T是由被測壓力P作用在膜片,膜盒、渡紋管之類元件的有效面積上得到的集中力。有效面積是常數(shù),所以振弦式壓力傳感器的輸出頻率與被測壓力的平方根成正比。
    無論測力或測壓力.都希望精出頻率與被測參數(shù)呈線性關(guān)系.L述平方根關(guān)系顯然需要改進.線性化的辦法如圖3 7 7所示。母巾方框(,/u).及(f/U),代表兩個相同的頻率
-電壓變換兼乘法運算電路。由振弦傳=當(dāng)器送來的鞭率信號^經(jīng)過*個電路后變成r直流電壓,并且已和基準(zhǔn)電壓u。相乘,其積為u.。同時頻率,。又送到第二個電路.在變成與^成正比的直流電壓之后和Ut相乘,其積為U:。電路的輸出信號就是直流電壓U,。變換及運算關(guān)系為
    經(jīng)過上述電路的處理.電壓u:便和被涮力或壓力成線性關(guān)系了。若再借助簡單的功率放大電路,就不難得到直漉4~20mA的標(biāo)準(zhǔn)信號.這時便構(gòu)成了振弦式變送器。
    美國F。xbor0公司生產(chǎn)的撮弦式液位變送器,就是接上述原理工作的,振弦密封在保護管中·一端固定.另一端與膜片相連.在羞壓作用下改變振弦的張力。這種儀表的基本誤差能夠小于±0 2%。主要結(jié)構(gòu)如圖3 7 8所示…。低壓作用在膜片l上,高壓作用在膜片8上,兩膜片和基座之間充有硅油.并有導(dǎo)管7相通.借助硅油傳遞壓力井提供適當(dāng)?shù)淖枘?,以免出現(xiàn)振藩。
    順便說明-硅油是~種石油制品.學(xué)名叫聚_::=甲基硅氧烷。其特點魁凝固點低,iN點高,粘性受溫度的影響很?。瘜W(xué)性能穩(wěn)定.對金屬無腐蝕作用.zui適臺于儀表里傳遞壓力之用。
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