直流二線式壓力表原理分析

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一、基本組成

直流二線式壓力表由傳感器和指示器兩部分組成,如圖一所示。傳感器主要有感受壓力的敏感元件—開口膜盒、傳動機構和電位器。指示器是一個兩線框動鐵式電流比值表。

圖一 直流二線式壓力表

二、原理分析

傳感器和指示器合在一起的電路是一個電橋。電阻R1、R2是電橋的固定臂阻；電阻RX、RY是電橋的可變臂阻；溫度補償電阻(R3+R4)是電橋的半對角線；Ⅰ、Ⅱ兩線框是電橋的對角線。電阻R5是Ⅱ線框的補償電阻。

電源自電流正極經過電阻R4和R3,分別流過兩個線框。在B點電位一定的情況下,流過兩線框的電流取決于A、C兩點的電位。而這兩點的電位又取決于電刷在電阻上的位置,即取決于可變臂阻RX、RY的大小。

當傳感器中的膜片受壓力作用時,膜片的硬中心便產生相應的位移。這個位移經過一套傳動機構的傳動,使電刷在電位器的電阻上滑動,改變RX和RY電阻值的大小,從而改變了A、C兩點的電位,使指示器中線框的電流I1和線框的電流I2大小發生改變,也即改變了兩線框的電流比值I2/I1使指針在刻度盤上指示出相應的壓力數值。

具體工作情況如下：

(1)當流體壓力為最大刻度值的一半時,膜片硬中心產生的位移,經傳動機構使電刷停在電阻的中央,可變臂阻RX=RY。此時,A、C兩點電位相等,B點是公共高電位,因此,流過Ⅰ、Ⅱ兩線框的電流相等,電流比值I2/I1=1。合成磁場方向指向刻度盤的中央,活動磁鐵帶著指針停在最大刻度值的一半處。

(2)當流體壓力從最大刻度值的一半繼續增大時,膜片中心位移繼續增大,電刷從電阻的中央繼續向下移動,造成可變臂阻RX大于RY。此時C點電位低,A點電位高,Ⅰ線框的電流大于Ⅱ線框的電流,電流比值I2/I1＞1,合成磁場的方向指向刻度盤上方,活動磁鐵帶著指針停在刻度盤的上方,指示出大于最大刻度值一半的壓力。

(3)當流體壓力從最大刻度值的一半減小時,膜片中心位移減小,電刷從電阻的中央向上移動,可變臂阻RX小于RY。此時,A點電位高于C點電位,流過Ⅰ線框的電流大于Ⅱ線框的電流,電流比值I2/I1＜1。合成磁場方向指向刻度盤的下方,活動磁鐵帶著指針停在合成磁場方向,指示出壓力從最大刻度值一半減小的壓力值。

(4)當斷開電流時,指針軸上的活動磁鐵受回零磁鐵的作用,使指針停在零刻度以下的限制柱處。

綜上分析可知,指針指示的壓力數值,取決于兩線框的電流比值；線框的電流大小又取決于電刷在電阻上的位置,電刷停的位置又取決于流體壓力的大小。所以,指針指示的數值依流體壓力的大小而定。