工業(yè)過程檢測(cè)與控制中，壓力儀表占現(xiàn)場(chǎng)儀表的三分之一左右。電容式壓力變送器作為壓力測(cè)量與流量測(cè)量?jī)x表的核心部件，其工作原理為當(dāng)外界壓力作用于隔離膜片，隔離膜片發(fā)生變形引起δ室內(nèi)的傳遞介質(zhì)流動(dòng)，導(dǎo)致施加預(yù)加張力的中心測(cè)量膜片在壓差作用下產(chǎn)生變形位移，引起固定電極和測(cè)量膜片之間距離的變化，從而使二者電容量發(fā)生改變，電路控制部分將電容量的變化轉(zhuǎn)換成電壓的變化，生成輸出信號(hào)，利用電學(xué)方法間接測(cè)量得到壓力差值或壓力值。

同時(shí)電容式壓力變送器是直接與被測(cè)介質(zhì)接觸的現(xiàn)場(chǎng)儀表，常在高溫、腐蝕、振動(dòng)、沖擊等環(huán)境中工作。由于工藝流程的大型化、復(fù)雜化及智能化的未來(lái)發(fā)展要求，對(duì)檢測(cè)儀表的精度、穩(wěn)定性、可靠性提出了更高的要求。據(jù)相關(guān)研究表明，我國(guó)自行研發(fā)的中高檔儀器儀表的性能參數(shù)已與國(guó)外產(chǎn)品十分接近，但受制于工業(yè)性能測(cè)試評(píng)估體系的缺失，導(dǎo)致影響儀表可靠性的指標(biāo)尚不明確，無(wú)法評(píng)估儀表的可靠度，有可能出現(xiàn)故障漏報(bào)和誤報(bào)現(xiàn)象，因此，在綜合電容式壓力變送器儀表的三大誤差影響精度因素的基礎(chǔ)上，本文分析溫度和測(cè)量膜片預(yù)加張力對(duì)于電容式壓力變送器測(cè)量精度的影響。對(duì)于電容式壓力變送器測(cè)量精度的溫度影響，已經(jīng)有一系列的相關(guān)研究。

徐國(guó)傳分析了電容式壓力變送器的綜合誤差主要由儀表本身的測(cè)量精度A，環(huán)境溫度變化帶來(lái)的誤差T以及靜壓變化帶來(lái)的誤差S3部分構(gòu)成。由此可見，環(huán)境溫度變化對(duì)于變送器的測(cè)量精度的影響不容忽視。使用電容式差壓變送器測(cè)量時(shí)，需要對(duì)溫度誤差進(jìn)行補(bǔ)償或校正，減少其對(duì)測(cè)量精度的影響。趙東峰說明了電容式壓力變送器δ室內(nèi)的傳遞介質(zhì)會(huì)隨溫度變化從而對(duì)測(cè)量精度產(chǎn)生影響，這是溫度誤差產(chǎn)生的一個(gè)主要因素。杜建生分析了電容式壓力變送器實(shí)際使用情況下的各類故障，存在由于測(cè)量介質(zhì)溫度過高導(dǎo)致膜盒組件靠近測(cè)量端側(cè)的δ室內(nèi)的傳遞介質(zhì)膨脹導(dǎo)致儀器儀表?yè)p壞的實(shí)例。

在實(shí)際情況中，存在由溫度引起的電容式壓力變送器的零點(diǎn)漂移誤差，并且漂移誤差會(huì)隨溫度變化而變化。鄭萍等說明了壓力變送器如何選擇溫度電阻，通過溫度補(bǔ)償電路進(jìn)行溫度誤差的補(bǔ)償。由于是通過3個(gè)溫度點(diǎn)來(lái)進(jìn)行溫度電阻的選擇，溫度電阻的選擇方法簡(jiǎn)單，調(diào)節(jié)范圍有限，很容易因?yàn)闇囟入娮柽x擇不恰當(dāng)導(dǎo)致壓力測(cè)量不準(zhǔn)確。蒲明輝等針對(duì)差動(dòng)平行極板初始極距不同的問題進(jìn)行誤差分析，得到一種誤差校正方法。揣榮巖等分析了電容式雙動(dòng)極板的結(jié)構(gòu)特性，發(fā)現(xiàn)其線性范圍提高，降低了非線性范圍。

盡管目前針對(duì)電容式壓力變送器的溫度影響因素的研究眾多，但是這些分析與研究結(jié)果大多是聚焦于單純的溫度變化及其補(bǔ)償研究，對(duì)于電容式壓力變送器內(nèi)部結(jié)構(gòu)部件耦合溫度影響分析涉及不多。事實(shí)上，通過電容式壓力變送器的工作原理可知，其內(nèi)部構(gòu)件測(cè)量膜片的預(yù)加張力對(duì)于溫度誤差也有十分重要的影響。

王思仁通過對(duì)電容式壓力變送器工作原理的分析得到電容式壓力變送器是由測(cè)量環(huán)節(jié)和轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)構(gòu)成開環(huán)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，雖然結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但是由于開環(huán)，各個(gè)環(huán)節(jié)的誤差會(huì)按照1∶1的關(guān)系傳遞到后級(jí)。孟岳分析了電容薄膜真空計(jì)的感壓膜片的預(yù)加張力與位移的關(guān)系，其在不同預(yù)加張力作用下受到不同壓力載荷產(chǎn)生的位移變化是不同的。因此測(cè)量膜片結(jié)構(gòu)參數(shù)的改變疊加上溫度誤差，會(huì)對(duì)整機(jī)性能產(chǎn)生不可忽視的影響。

審核編輯 黃宇