[发明专利]高量程压差传感器

说明书

过程压力变送器包括布置在壳体内的变送器电子装置。变送器电子装置包括联接到处理系统的通信电路和设置在壳体内的模数转换器。模数转换器电连接到变送器电子装置。压力传感器包括第一材料的单元主体，该单元主体具有第一内壁和第二内壁，第二内壁与第一内壁大致相对从而限定了内腔。包括第二材料的可偏转膜片在第一内壁和第二内壁之间联接到单元主体，并将内腔分成第一腔和第二腔。可偏转膜片包括位于可偏转膜片的周边附近的凹槽区域。第一腔和第二腔各自包含电介质填充流体，每种填充流体适于接收压力并在膜片上施加相应的力，并且膜片能够响应于第一腔和第二腔中的填充流体接收的压力的差而偏转。

技术领域

本发明涉及工业过程变量变送器。更具体地，本发明涉及用于测量过程流体的压差的类型的工业过程变量变送器。

背景技术

工业过程变送器是一种传感器，该传感器响应于利用感测元件测量到的变量并将该变量转换为标准化传输信号，例如电信号或射频信号，标准化传输信号是所测量的变量的函数。工业过程压力变送器可用于工业过程的压力测量，例如用于化学、纸浆、石油、天然气、制药、食品和其他流体加工厂中的浆液、液体、蒸汽和气体的压力测量。工业过程变送器通常放置在过程流体附近或现场应用中。通常，这些现场应用要经受恶劣和变化的环境条件，这给这种变送器的设计人员带来了挑战。

许多压力变送器中的感测元件(压力传感器)是电容传感器，该电容传感器包括可偏转的感测膜片(“膜片”)和两个电容器电极。一种类型的感测元件包括膜片和两个电容器电极，该膜片是响应于施加在膜片的两侧上的压力而偏转的导电拉伸膜，该两个电容器电极分别位于膜片的相应一侧上。在电容器板和膜片之间使用电介质填充流体。与和过程流体连接的隔离膜片一起使用的填充流体可防止有时会变得粗糙、腐蚀、脏污或污染的过程流体与感测元件的部件相互作用，并防止甚至损坏部件。在膜片的一侧上与导电膜片联接的第一电容器电极形成第一电容器。在膜片的相反侧上与膜片联接的第二电容器电极形成第二电容器。每个电容器的电容与电容器板和膜片之间的距离的倒数成比例地变化。因此，每个电容器的电容随着膜片响应于施加的压力偏转而改变。偏转量与两个施加的压力之间的差或压差有关。每个电容器板与导电膜片之间的差分电容被检测，并用于提供标准化传输信号，该标准化传输信号与压差有关。

感测元件特别适于检测过程现场环境中的膜片偏转。电容C和电容器板X之间的距离X之间的近似关系为C＝εK/X，其中ε是填充流体的介电常数，K是常数，取决于多种因素，例如：感测元件的几何结构。具有两个相对电容器的感测元件被配置成使得输出通常独立于变化的介电常数。感测元件中的两个电容器通常提供与比率(C1-C2)/(C1+C2)有关的输出，其中C1代表感测元件中的第一电容器的电容，C2代表第二电容器的电容。

在较宽的压力范围内提供准确的压差测量尤其具有挑战性。这是因为压力传感器必须足够灵敏以测量较小的压力变化，但又要足够坚固以承受较大的压差的应用。为了满足这些要求，在压力传感器的构造中采用了特殊的材料和合金。

发明内容

过程压力变送器包括布置在壳体内的变送器电子装置。变送器电子装置包括联接到处理系统的通信电路和设置在壳体内的模数转换器。模数转换器电连接到变送器电子装置。压力传感器包括第一材料的单元主体，该单元主体具有第一内壁和第二内壁，第二内壁与第一内壁大致相对从而限定了内腔。包括第二材料的可偏转膜片在第一内壁和第二内壁之间联接到单元主体，并将内腔分成第一腔和第二腔。可偏转膜片包括位于可偏转膜片的周边附近的凹槽区域。第一腔和第二腔各自包含电介质填充流体，每种填充流体适于接收压力并在膜片上施加相应的力，并且膜片能够响应于第一腔和第二腔中的填充流体接收的压力的差而偏转。第一电极电容性耦合到导电部分以形成第一可变电容器，并且第一引线电连接到第一电极。第二电极电容性耦合到膜片的导电部分以形成第二电容器，并且第二引线电连接到第二电极。第一引线和第二引线电连接到模数转换器。

附图说明

图1示出了具有根据本发明构造的过程变送器的过程测量系统。

图2是图1的过程变送器的分解图。