圧力トランスミッターの概要
計装は、世の中の物質を測定、試験するための装置です。計装は情報技術を工業化生産に応用することができ、あらゆる産業を業界の最前線に導きます。その中でも、圧力トランスミッターは高精度測定機器の一種として、火力発電、化学工業、石油精製、バイオエンジニアリング、鉄鋼、航空宇宙などの産業分野で広く使用されています。そのため、安定性と精度の高い圧力トランスミッターの開発と生産は非常に重要です。
概要 圧力トランスミッター
センサーの出力信号は多様であるため、実際のアプリケーションでセンサーの汎用性を高め、信号の伝送と記録を簡素化するために、通常、出力信号を標準信号に変換する回路が必要です。圧力トランスミッターは、流体圧力センサーの測定信号を標準信号に変換するデバイスです。圧力トランスミッターは、主に断熱圧力トランスミッター、ゲージ圧力トランスミッター、差圧トランスミッターに分類されます。断熱圧力トランスミッターは、真空蒸留塔など、大気圧が測定プロセスに影響を与えないアプリケーションで使用されます。ゲージ圧力トランスミッターは、絶対真空ではなく大気圧を使用し、より広い範囲のアプリケーションで使用されます。一方、差圧トランスミッターは、圧力差を測定するために使用されます。
1.1 圧力トランスミッタ本体の構造
現在主流の圧力トランスミッターは、主にセンサー、測定カートリッジ、インターフェースおよび処理回路の3つの主要コンポーネントで構成されています。圧力センサーと温度センサーは、測定ダイヤフラムボックスの上部に一緒に密封され、2つの密封フランジで締め付けられてトランスミッターの測定部分を形成し、現場で測定された圧力信号を電気信号に変換します。電子回路基板と液晶ディスプレイヘッドと端子はインターフェースおよび処理回路を構成し、センサーから出力される電気信号の増幅、アナログからデジタルへの変換、データのリアルタイム表示、標準信号の出力を担当します。
1.2 分類圧力トランスミッター
圧力トランスミッタによって生成されるさまざまな測定原理の使用は、それぞれの動作原理に応じて、静電容量式圧力トランスミッタ、共振式圧力トランスミッタ、単結晶シリコン圧力トランスミッタ、およびその他のタイプの圧力トランスミッタに分類できます。
①静電容量式圧力トランスミッター
静電容量式圧力トランスミッターの動作原理は、流体の圧力差が媒体を介して内部の金属静電容量極板に伝達されることです。極板は対応する変形を生じ、静電容量が変化します。この変化は回路を通じて処理され、圧力信号が得られます。
②共振圧力トランスミッター
共振圧力トランスミッターの原理は、拡散シリコン膜が一定の圧力差で変形し、内部共振ビームの周波数が変化するというものです。流体の圧力差が内部の単結晶シリコン共振ビームに伝達されます。共振ビームは圧力の作用で周波数信号に対応する周波数信号を生成します。周波数信号は回路処理によって圧力信号に変換され、出力されます。
③単結晶シリコン圧力トランスミッター
単結晶シリコン圧力トランスミッタの主な構造はホイートストンブリッジです。外部の圧力差は媒体を介して内部ブリッジに伝達されます。材料の圧電抵抗効果により、ブリッジは圧力に応じて変化する抵抗値を生成します。ブリッジの出力を回路で検出することで圧力信号を得ることができます。単結晶シリコン圧力トランスミッタは、出力感度が高く、信号量が大きく、戻り差が非常に小さく、回路設計が比較的シンプルで信頼性が高いなどの特徴があります。
