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差壓傳感器分類與基本原理
        壓力設(shè)備通常分為三種類型：表壓、絕對(duì)壓力以及差壓。但從根本上說(shuō)，它們都屬于差壓測(cè)量。
        差壓設(shè)備用于測(cè)量相對(duì)于環(huán)境大氣壓的過(guò)程壓力。傳感器的過(guò)程側(cè)處于過(guò)程壓力中，而非過(guò)程側(cè)處于大氣中。表壓測(cè)量即為兩側(cè)的壓力差。若傳感器的非過(guò)程側(cè)與大氣相隔離，存留的氣體體積將隨著溫度變化膨脹或縮小，并造成傳感器非過(guò)程側(cè)的壓力變化。這將導(dǎo)致表壓信號(hào)出現(xiàn)嚴(yán)重誤差。通常所有的表壓傳感器都有一條內(nèi)部通道，將非過(guò)程側(cè)與大氣相連。
 

內(nèi)通道將流體引至設(shè)備膜片的兩側(cè)。資料來(lái)源：Honeywell

        絕壓測(cè)量設(shè)備與表壓傳感器的相似之處，是都只有一側(cè)的傳感器膜片位于過(guò)程壓力中。其非過(guò)程側(cè)被設(shè)計(jì)為包含一個(gè)近似的完全真空。在非過(guò)程側(cè)的傳感膜片處于完全真空的情況下，絕對(duì)壓力讀數(shù)可通過(guò)測(cè)量傳感器非過(guò)程側(cè)及過(guò)程側(cè)之間的壓力差而獲得。施加于過(guò)程側(cè)的任何壓力都為正壓差，即所謂的絕對(duì)壓力讀數(shù)。
        這表明，所有這些壓力讀數(shù)都是相對(duì)的，因此表壓和絕對(duì)壓力這兩種類型實(shí)質(zhì)上也屬于差壓測(cè)量。這使得差壓傳感器比其他類型的傳感器應(yīng)用面更為寬廣。
        進(jìn)行差壓測(cè)量時(shí)，通常在隔膜型傳感器上連接兩個(gè)獨(dú)立壓力輸入端。壓力被施加在傳感器的兩側(cè)，并互相抵消，產(chǎn)生一個(gè)等值于兩壓力輸入（如圖）的網(wǎng)絡(luò)差分的傳感器響應(yīng)。高壓端（藍(lán)色）和低壓端（黃色）的壓力分別傳輸?shù)絺鞲衅鳎源_定差壓。
        讓低壓端口連通大氣，使得施加的過(guò)程壓力相對(duì)于大氣將是正壓差，傳感器便成為表壓測(cè)量。令低壓端口處于完全真空，就能達(dá)到近似于絕壓傳感器的效果。
        將大氣壓值視為零始點(diǎn)，進(jìn)行真空測(cè)量時(shí)，真空被施加于低壓端口，而高壓端口則與大氣相通。增加的壓差值（增加的負(fù)壓）以正輸出變化來(lái)表示。
        應(yīng)用
        差壓設(shè)備能測(cè)量或輔助測(cè)量其他一些過(guò)程變量，包括流量、液位以及流體密度。
        流體
        差壓傳感器最常見的應(yīng)用，是讀出流體測(cè)量時(shí)孔板兩側(cè)的壓力損耗（此處我們僅關(guān)注基礎(chǔ)，但可以進(jìn)行詳細(xì)研究）。
        孔板、皮托管、文丘里管、錐形流量計(jì)等等，都屬于一次流量元件，當(dāng)流體流經(jīng)節(jié)流孔時(shí)會(huì)產(chǎn)生壓力損失。節(jié)流量的設(shè)定需滿足過(guò)程管道、壓力及流體的需求。壓力損耗與節(jié)流孔尺寸及包括密度及流速等流體物理性質(zhì)成比例。通過(guò)測(cè)量流經(jīng)一次元件的流體壓力損耗，可計(jì)算出流速。
        位于流量元件上游及下游的取壓口與差壓傳感器的高壓及低壓輸入端相連接。管道中的壓力可能高達(dá)1,000psi，但壓力損耗通常很小。若使用兩個(gè)獨(dú)立的表壓設(shè)備并求取讀數(shù)之差，由于兩設(shè)備量程較大，可能會(huì)導(dǎo)致綜合誤差。這樣的測(cè)量結(jié)果很可能不適用于控制。差壓傳感器的量程則小得多，并且只需一臺(tái)設(shè)備即可進(jìn)行測(cè)量，大大增進(jìn)了精確度。由于不必使用兩臺(tái)傳感器，也減少了現(xiàn)場(chǎng)配線的用量。
         操作要點(diǎn)——確保導(dǎo)壓管內(nèi)抽除了所有的空氣或其他氣體。多支管通常都有排泄口。
        差壓值可用多種單位表示，但最常用的為水柱高度(in. H2O)。在將差壓讀數(shù)轉(zhuǎn)換為流量值的公式中，這個(gè)值成為一個(gè)變量。將壓力轉(zhuǎn)換為流量的一個(gè)簡(jiǎn)化方法，是取壓力讀數(shù)的平方根，以流量百分比表示，然后用這個(gè)百分?jǐn)?shù)來(lái)計(jì)算流量值。
        例如，給定的流量元件，設(shè)計(jì)其最大流量為1,000gpm(加侖每分鐘)時(shí)，壓力損耗為100 in. H2O。100的平方根為10，表示100%流量。在工作條件下，當(dāng)壓力讀數(shù)為49 in. H2O時(shí)，其方根為7，則表示70%流量讀數(shù)，或700gpm。若配備了具有先進(jìn)功能的現(xiàn)有現(xiàn)場(chǎng)傳感器，設(shè)備便能輕松調(diào)用數(shù)學(xué)公式并指示出流量值，而非壓力值。
        操作要點(diǎn)——為了增進(jìn)流量測(cè)量精確度，在啟動(dòng)時(shí)，最好立即調(diào)整DP單元高壓端和低壓端之間的壓力，使其相等，并調(diào)節(jié)零點(diǎn)。某些多支管的使用，能使這個(gè)過(guò)程更為簡(jiǎn)單快捷。這樣做，可以消除因管道壓力的機(jī)械應(yīng)變而導(dǎo)致的零點(diǎn)影響。在高壓應(yīng)用，如典型的過(guò)熱蒸汽應(yīng)用中，這樣做極其必要。
        濾網(wǎng)特性
        多數(shù)過(guò)程都要求流體過(guò)濾，以確保濾除超出規(guī)定大小的雜質(zhì)，使其無(wú)法流至下游。過(guò)濾器具有多種形狀及尺寸，這取決于過(guò)程的需求，大至發(fā)電廠進(jìn)水口的寬過(guò)濾網(wǎng)，小則到油漆廠的納米級(jí)過(guò)濾器。若不考慮應(yīng)用，過(guò)濾器的過(guò)濾方式都非常相似。由于過(guò)濾器阻攔雜質(zhì)，將縮小流體可通過(guò)的面積，這個(gè)節(jié)流作用將導(dǎo)致過(guò)濾器上游側(cè)的壓力增大。
 

       若液罐為密閉且可加壓，參比桿的使用， 使得設(shè)備可將液體產(chǎn)生的靜壓力與水罐
內(nèi)部壓力而非大氣壓力相比較，這樣便確保了液位讀數(shù)的正確。

        通過(guò)測(cè)量上下游之間的差壓，可對(duì)過(guò)濾器的過(guò)濾作用作出判斷：差壓增大意味著堵塞。在前面提及的流體測(cè)量應(yīng)用中，上游壓力通常遠(yuǎn)大于壓力損耗值。這里也同樣，采用差壓測(cè)量能提供更高的精確度并減少測(cè)量所需的設(shè)備數(shù)量。
        操作要點(diǎn)——過(guò)濾器可能在其元件兩端產(chǎn)生明顯的差壓。當(dāng)流體通過(guò)時(shí)，若差壓讀數(shù)為零，則可能預(yù)示著過(guò)濾器元件故障，使流體毫無(wú)阻礙地通過(guò)，而未經(jīng)過(guò)濾的流體將流往下游。
        液位
        容器液位是差壓傳感器的一種常見應(yīng)用，并且常常是最節(jié)約成本的方案。液罐內(nèi)的液體會(huì)產(chǎn)生一個(gè)水頭壓力，可在液罐底部測(cè)得。水頭壓力是液體高度和密度的函數(shù)。
        若液罐是開放或開口容器，可用表壓設(shè)備來(lái)測(cè)量液位，但對(duì)于多數(shù)液罐來(lái)說(shuō)，產(chǎn)生的壓力通常都極小。水頭壓力一般不超過(guò)400 in. H2O。表壓傳感器的量程通常比這大得多。因此，為了改善精確度，最好使用更精密的DP傳感器，令其低壓端連接到大氣即可。
        若液罐為密閉容器，使用DP傳感器還將更為經(jīng)濟(jì)。密閉液罐內(nèi)的液體在壓力達(dá)到平衡前會(huì)釋放出水蒸汽，水蒸氣對(duì)液體表面施壓，這個(gè)壓力將增加到液罐底部所測(cè)水頭壓力讀數(shù)中。計(jì)算實(shí)際液位時(shí)，需要從總水頭壓力中減去蒸汽壓力。同樣，比之使用兩臺(tái)獨(dú)立的表壓傳感器，只需使用一臺(tái)DP傳感器便可同時(shí)接收總水頭壓力及蒸汽壓力。差壓用網(wǎng)絡(luò)水頭壓力來(lái)表示，即是液位。
        實(shí)際應(yīng)用中，需考慮的事項(xiàng)比上面提到的更為復(fù)雜。隔離膜片的使用，充氣的細(xì)導(dǎo)管，物理安裝要求，等等，都要列入考慮，因此必須充分了解你的需求。
        操作要點(diǎn)——在封閉液罐上安裝遠(yuǎn)程密封DP傳感器時(shí)，最好能將細(xì)導(dǎo)管集束，使得它們處于同樣的溫度條件下。當(dāng)其中一條被陽(yáng)光加熱，而另一條沒有的時(shí)候，會(huì)因液體熱膨脹不同而導(dǎo)致誤差。
        密度
        液位應(yīng)用中，若液罐中裝盛的材料較昂貴，在計(jì)量庫(kù)存時(shí)，當(dāng)然希望液位測(cè)量越精確越好。溫度變化通常會(huì)導(dǎo)致液體密度變化，密度變化又轉(zhuǎn)而影響罐底水頭壓力與液位之間的關(guān)系。一種用于測(cè)量密度變化的方法，是將相隔特定距離的取壓口以固定件固定在罐壁上。差壓傳感器可在與兩個(gè)取壓口不同的位置安裝，然后可通過(guò)計(jì)算測(cè)得液體密度。
        若罐內(nèi)液體密度為1.0，傳感器取壓口分隔10in.，只要兩取壓口都位于液面下，無(wú)論液位如何，傳感器讀數(shù)將始終維持在10 in. H2O。但若液體溫度下降，密度相應(yīng)會(huì)上升。例如，若密度增大3%，傳感器讀數(shù)也將增加3%，變?yōu)?0.3 in. H2O。0.3 in.的液位變化，對(duì)于大直徑液罐而言，將意味著上千加侖的物品計(jì)量誤差。因此，還需獲取密度讀數(shù)，以便對(duì)液位值作出修正。
        泄露檢測(cè)
        在一些啟動(dòng)或維護(hù)當(dāng)中，有必要對(duì)管道及容器作泄漏測(cè)試。測(cè)試泄漏有多種方法，包括通過(guò)聞嗅判定是否有特殊氣體如氦氣的逸出，或者觀察是否有顏料或在紫外線下可見的液體的滲漏。這些方法可能成本較高。另一種簡(jiǎn)單又節(jié)省的方法，是進(jìn)行壓力衰減測(cè)試。
        做壓力衰減時(shí)，需要對(duì)容器施加試驗(yàn)壓力，然后監(jiān)測(cè)一段時(shí)間內(nèi)的壓降情況。較大的容器通常在較小的壓力下試驗(yàn)，因?yàn)檩^大的受力面積意味著需要施加更大的力。對(duì)于低壓級(jí)別，通常用差壓傳感器更容易觀察到微小變化，因?yàn)椴顗簜鞲衅鞯牧砍掏ǔ１缺韷簝x表的小。
        一種更迅捷地檢測(cè)泄漏導(dǎo)致的壓力變化的常用方法，是使用一個(gè)容積與被試容器相當(dāng)?shù)膮⒈热萜鳌⒈热萜鞅仨毷孪冉?jīng)過(guò)無(wú)泄漏驗(yàn)證。向兩個(gè)容器同時(shí)施加壓力或真空，容器之間用差壓傳感器相連。當(dāng)兩個(gè)容器達(dá)到相同的試驗(yàn)壓力值時(shí)，將它們相互隔離。傳感器精密的量程范圍，可迅速檢測(cè)出兩容器之間的任何變化，指示出可能產(chǎn)生的泄露。此方法通常是臨時(shí)性的，用于難以獲取電源的場(chǎng)合，而電池供電的無(wú)線DP傳感器能在試驗(yàn)過(guò)程中提供現(xiàn)場(chǎng)顯示，同時(shí)提供獲取及記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果的方法，無(wú)需使用數(shù)據(jù)采集設(shè)備。
        黏度
        科里奧利流量計(jì)因其可測(cè)量除質(zhì)量流體以外的多種流體特性，而得到了廣泛的認(rèn)可。科里奧利元件能提供密度、固體百分率、比重（百利糖度，波美）、溫度的測(cè)量。但它較少用于黏度的測(cè)量。為了實(shí)現(xiàn)這一功能，通常要求安裝一臺(tái)差壓傳感器，其兩個(gè)取壓口分別位于科里奧利傳感器的上下游。通過(guò)流量計(jì)指示的流量、密度以及溫度數(shù)據(jù)，結(jié)合差壓傳感器的讀數(shù)，便可通過(guò)主機(jī)控制器計(jì)算獲得流體黏度。本文來(lái)源：http://www.stepuptechacademy.com/。