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薄膜规由两个基本部分组成,一部分是膜片传感器部分,另一部分为电子线路部分。传感器部分由两片膜片(固定极片与动极片)组成一个电容(见图1),串接在振荡器的选频网络内。当被测压力传到传感器一侧,压力的大小决定了两片膜片间的距离,由电容公式C=KξS/d可以看出,传感器的电容量与两片膜片间的距离倒数1/d成正比,当d变化时,C也随之变化。从振荡器的振荡频率公式f=K/RC中显然可以得出这样的结论:C的变化将引起f的变化,且f∝1/C。
振荡器的输出被藕合到f/v转换器,将频率转换成电压号,经放大后输出一个0～10V的直流电压号,该电压号也正比于Δd,也就是说输出号与被测压力成线性关系,见图2。
由于薄膜规的输出号与被测压力之间是完全的线性关系,输入—输出对应关系从图2可以看出,不论用户选择电压或电流型,输出电号均与输入被测压力成正比关系,这样用户就可以将薄膜规的输出号直接与PIC或计算机连接,无须再作非线性校正,为自动控制提供了必备的基础,节省了人力和物力。
2 200系列产品介绍
经过对薄膜规的研究分析发现,温度变化对一次传感器的影响是仪表产生误差和漂移的主要因素,要做出更高精度,更高稳定性的薄膜规,必须在这方面有所突破。为此,开展了200系列产品的研制。该系列产品带有恒温控制系统,使一次传感器始终处于一个温度恒定的容室内,排除了外界温度变化给一次传感器带来的影响。
恒温控制系统包括:薄片加温器(固定在一次传感器上)、型测温元件、温度控制电路板及保温系统等。见图3。
在温度控制电路中设置一个恒定温度T(=50℃),将测温元件所测到的温度t与之比较:当t
研究该产品的关键是选择适合的加温元件,为了尽量减小体积,必须使加温元件薄型化,测温元件型化,经过遴选,后我们采用了薄片加温器,它的厚度为0.1 mm,可以直接粘贴在传感器的表面,测量元件仅为米粒大小,控温电路采用了专用的温控集成电路使整个电路紧凑可靠,达到了设计要求。一次传感器作恒温处理以后,大大提高了仪表的稳定性,经实测,仪表长期零位漂移达0.15% /3个月,精度为0.25%,温度系数下降为0.02%/℃。其它参数与100系列相同。
3 300系列产品介绍
在国内,传统的真空仪表由于自身的特点,如:规管为玻璃材质,或传送号为非变送器号等因素,无法达到防爆电气、仪表的标准,所以长期以来,没有防爆型的真空仪表问世。
而随着工业生产的发展,在化工、石油、电器等行业都对真空仪表提出了防爆要求。我们在研究了市场需求的同时,也研究了我们生产的产品,认为:薄膜规本身具备防爆型产品的潜质,它具有全金属密封焊接结构和标准的变送器号传送。因此我们对薄膜规作了改型设计,使其符合《爆炸性环境用防爆电气设备通用要求》(GB3836.1—83)和《爆炸性环境用电气设备隔爆型电气设备“d”》(GB3836.2—83),其结构如图4所示。
研制300系列,主要解决了隔爆面的设计和加工,它是在薄膜规的基础上,在外壳,导线出口处和接口连接等处作了隔爆处理,采用高精度螺纹啮合面,并配以各种形状的密封圈。它的外壳能承受内部爆炸性气体混合物的爆炸压力,并阻止内部的爆炸向外壳周围爆炸性混合物传播,满足了用户在易燃易爆场合使用真空仪表的需求。
产品经仪器仪表防爆监督检验站测试,取得防爆合格证,证号GYB00443,防爆标志ExdⅡBT4。
现在由于社会的发展,很多行业逐渐采用电子式的压力计,也就是我们通常所说的压力变送器,但是由于工作环境,介质,介质温度等等原因,所以我们选用压力变送器一定要考虑这些问题.现在我就谈谈关于压力变送器的选购.
首先,接液材质
3 讨论
3·1 基于探测器的相对测温灵敏度的考虑
待测温度每变化1 K时,号电平的变化量(本文即P1或P2的变化量)称为系统的温度灵敏度S[8,9]。即
不失一般性,同时也为简单起见,以反射镜不起作用时的情况(P1)为例进行讨论。此时探测器输出的电号的强度V(T)可写成[8,9]
由式(12)作出的Sr~λT曲线如图3所示。由图3可以导出,在λT=2 898μm·K附近,系统正好工作在Sr~λT曲线的峰值区域。这就是说,对PIN硅光电二极管而言,只要待测温度不高于T≈2 898/1·1=2 634 K,探测器的输出号就处于灵敏区域。亦即,只要被测温度有小的变动,就能引起Sr较大的变化。显见,采用PIN硅光电二极管作光接收器件,肯定能满足测温范围的高温段对测温灵敏度的要求。
3·2 基于探测器的温度分辨率的考虑
据式(1),在极窄的波段内,当待测温度改变ΔT时,容易导出系统接收到的辐射能的变化时,才能引起探测器的响应。式中,VS/VN为噪比,在推算系统的温度分辨率时,取VS/VN=1;Δf为后续的选频放大器的带宽。将式(6)、式(13)、式(14)及式(15)代入式(16)中,并考虑极限情况,可以导出
上式中的ΔT即为探头的温度分辨率。
下面进行定量分析。对于实际的测量环境,取大气的衰减系数τ0=0·85,光学系统对光的总透过率τλ=0·50,调制盘的调制系数η=0·80、PIN光电二极管的探测率D*=5·0×1012cm·Hz1/2·W-1、灵敏元面积A=5 mm×5 mm[10],选频放大器的带宽Δf=10Hz,光学系统的焦距f′=15 cm,通光口径D=10 cm。为分析上的方便,同时也不失一般性,取ελ=0·50、Δλ=20 nm代入计算。在不同的待测温度下,由式(17)作出的探测器的温度分辨率随波长的变化曲线,如图4所示。
由图4显见:(1)探测器的温度分辨率随系统工作波长的增加而变高。例如,对于T=773 K而言,λ=0·60μm时,系统的温度分辨力ΔT=1·662 K,显然不符合要求。但当λ=0·80μm时,ΔT=0·004 K,显然符合要求;(2)当待测温度足够高时,例如待测温度T=923 K,λ≥0·70μm的波长都能满足要求。
3·3 基于抑制光路中选择性吸收气体吸收影响的考虑
目前隔离技术主要有磁隔离和光隔离两大类。从技术难度来看，磁隔离比光隔离技术复杂、难度更高。但是，采用磁隔离技术，产品设计可以根据产品技术指标的要求选用合适的产品设计方案，在产品的线性、精度、功耗等技术指标上可以根据产品的要求灵活设计实现要求。而对于光隔离的产品，在产品的线性、精度、功耗等方面只能依赖元器件厂家所提供光隔离元器件的技术指标。产品设计人员为达到一些技术指标可以使用的手段很少，也不可能超过厂家提供的元器件技术指标。另外，光隔离的功耗较大，导致产品的总功耗大、发热量大，产品的精度、功耗、稳定性与磁隔离产品相比都有较大的差距。光隔离元器件也不能应用于无源隔离。总的来讲，磁隔离比光隔离更具有先进性。
选型方法
隔离器的选型应该根据现场仪表、控制系统或二次仪表的接口进行，目前自动化行业输入/输出号的标准为：4～20mADC或者1～5VDC，当然也有一些特殊的输入/输出号。
按照仪器仪表的接口分为：号隔离类；一入多出隔离类；配电类；一入多出配电类；温度隔离变送类；无源隔离类；二线制隔离类；二线制配电类；二线制温度隔离变送类等类型。
用户可以根据据现场仪表、控制系统或二次仪表的接口自由的选用。
技术指标
在隔离器选型时除了要确定隔离器的功能、适应前后端接口外，还有精度、输出纹波、温度漂移、功耗、响应时间等许多参数需要用户谨慎选择。
精度
隔离器的精度是非常重要的参数，精度的高低直接关系到隔离器能否正常使用。隔离器的精度体现了隔离器的设计、制造水平。我们公司的生产的隔离器除小号、小量程等特殊输入号的隔离变送器精度为±0.2%以外，其余的精度均为±0.1%。用户在选用时应该选用精度高的产品。
输出纹波
对隔离器精度产生影响的参数还有输出纹波。输出纹波的产生是由于隔离器使用DC/DC电路对隔离器的工作电源进行隔离给隔离器内部电路供电，输入号也要先使用DC/DC电路调制成交流号然后经过隔离部分电路进行号隔离，隔离后的号经解调后再转换成直流号输出。以CPU为核心的隔离器也存在脉冲号。隔离器内部存在的这种高频的交流分量，就是产生输出纹波的原因。这些高频的交流分量它们的频率一般都有几百KHZ、谐波较多，对号的污染很难完全。如果输出纹波较高，控制系统模拟量输入模板采集到号的误差就大，对于高速输入的模拟量输入模板更是如此。所以选择隔离器时应要求输出纹波的峰-峰值越小越好。我
温度漂移
温度漂移是由于隔离器工作时产生热量，导致隔离器内所使用的电子元器件性能指标下降造成隔离器的输出值发生变化。选择隔离器时应要求温度漂移的值越小越好。为了防止温度漂移，隔离器应进行了低功耗、功耗设计，使得隔离器工作时本身的发热量很小甚至于不发热，这样就能防止因产品工作时发热引起所使用元器件的性能指标下降，防止造成温度漂移。
低功耗
功耗是指隔离器工作时所消耗的电能。它涉及到产品在工作时的发热量，这个参数与隔离器的使用寿命、可靠性和隔离器的外形、安装方式都有密切的关系。在选用隔离器时应选择功耗低的产品。我们公司在隔离器的电路设计上采用了多项获得发明专利的新技术，这些新技术是：输出部分可以根据负载的大小动态调整输出功率的自适应负载技术；隔离部分的电流互感功率补偿技术；电源部分的参数式开关稳压电源技术。目前我们公司隔离器的功耗只有目前世界品牌产品功耗的一半以下。
若产品的功耗大，在产品工作时产生的热量就大，造成产品壳体内的温度高。组成产品的电子元器件长期的处于高温环境下，会导致运算放大器参数蜕变﹑电阻阻值变化﹑电容漏电增大等。这些问题将使产品性能下降，甚至导致产品故障、失效。
为了节约控制系统的控制柜、电源、接线端子、连接线和人工成本等工程费用，用户在选用时应该选用低功耗的产品。
响应时间
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