異なる圧力（DP）送信機は、タンクの流体レベルの監視からガスと液体の流量の測定まで、さまざまな産業用途で重要な役割を果たします。 DPトランスミッターサプライヤーとして、私はしばしば、これらのデバイスが差分圧力を電気信号にどのように変換するかについて尋ねられます。このブログ投稿では、DP送信機の内側の仕組みを掘り下げて、プロセスを段階的に説明します。
差動圧力の理解
コンバージョンプロセスに飛び込む前に、微分圧力とは何かを理解することが重要です。差圧は、システム内の2つのポイント間の圧力の差です。産業用途では、これはパイプ、フィルター、またはタンク間の圧力差になる可能性があります。差動圧力を測定すると、流体の流量、レベル、または密度に関する貴重な情報が提供されます。
DP送信機の基本コンポーネント
DP送信機は通常、3つの主要なコンポーネントで構成されています。センシング要素、信号調整回路、出力段階です。
センシング要素
センシング要素は、DPトランスミッターの中心です。 2つの入力ポート間の差圧を検出し、機械的変位に変換するように設計されています。ダイアフラムセンサー、容量性センサー、ひずみゲージセンサーなど、DP送信機に使用されるセンシング要素にはいくつかの種類があります。
- ダイアフラムセンサー：ダイアフラムセンサーは、DP送信機で使用される最も一般的なタイプのセンシング要素の1つです。それらは、薄い柔軟な横隔膜で構成されており、これは差圧にさらされています。横隔膜の片側の圧力がもう一方の側よりも高い場合、横隔膜は偏向します。次に、このたわみは電気信号に変換されます。
- 容量性センサー：容量性センサーは、2つの電極間の静電容量の変化を測定することにより機能します。異なる圧力は、電極間の距離に変化を引き起こし、それが容量を変化させます。この容量の変化は、電気信号に変換されます。
- ひずみゲージセンサー：ひずみゲージセンサーは、導体が機械的応力にさらされると変化するという原則に基づいています。異なる圧力により、検知要素が変形し、ひずみゲージの抵抗が変化します。次に、この抵抗の変化が測定され、電気信号に変換されます。
信号コンディショニング回路
センシング要素が差動圧力を機械的変位または電気特性の変化に変換すると、信号コンディショニング回路が引き継ぎます。信号コンディショニング回路の主な機能は、センシング要素からの信号を増幅、フィルタリング、および線形化することです。これにより、出力信号が正確で安定しており、差圧に比例することが保証されます。
出力ステージ
DP送信機の出力段階は、条件付けられた電気信号を、制御システムまたはディスプレイデバイスで簡単に読み取ることができる標準出力信号に変換する責任があります。産業用途で使用される最も一般的な出力信号は、4〜20 mAの電流信号と0〜10 V電圧信号です。
変換プロセス
DP送信機の基本コンポーネントを理解したので、変換プロセスを詳しく見てみましょう。
ステップ1：圧力センシング
変換プロセスの最初のステップは、差動圧力を感知することです。 DP送信機の2つの入力ポートは、圧力を測定するシステムのポイントに接続されています。トランスミッター内のセンシング要素は、2つのポート間の圧力差を検出し、それを機械的変位または電気特性の変化に変換します。
ステップ2：信号生成
差圧が検知されると、感覚要素は圧力差に比例する電気信号を生成します。この信号は通常非常に小さく、使用する前に増幅する必要があります。
ステップ3：信号コンディショニング
センシング要素によって生成された電気信号は、信号コンディショニング回路に送信されます。信号コンディショニング回路は、信号を増幅し、ノイズまたは干渉を除去し、信号を線形化して、差圧に比例することを確認します。
ステップ4：出力変換
信号が条件付けられた後、DP送信機の出力段階に送信されます。出力ステージは、条件付けられた電気信号を4〜20 mAの電流信号または0-10 V電圧信号などの標準出力信号に変換します。この出力信号は、さらに処理および分析するために、制御システムまたはディスプレイデバイスに送信できます。
変換プロセスに影響する要因
いくつかの要因が、DP送信機の変換プロセスの精度と信頼性に影響を与える可能性があります。これらの要因は次のとおりです。
- 温度：温度の変化により、センシング要素が拡張または収縮する可能性があり、それが感度と精度に影響を与える可能性があります。温度効果を補うために、ほとんどのDP送信機には温度補償回路が装備されています。
- 振動：振動により、センシング要素が移動または振動する可能性があります。これにより、ノイズとエラーが出力信号に導入されます。振動の影響を最小限に抑えるために、DP送信機はしばしば頑丈なエンクロージャーと振動分離マウントで設計されます。
- 較正：時間の経過とともに、温度変化、機械的応力、コンポーネントの老化などの要因により、DP送信機の性能が漂う可能性があります。正確で信頼できる測定を確保するには、DP送信機を定期的に調整する必要があります。
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参照
- Doebelin、EO（2003）。測定システム：アプリケーションと設計。マグロウヒル。
- KAO、CC（2014）。計装および制御システム。 CRCプレス。
- Liptak、BG（2005）。楽器エンジニアのハンドブック、ボリューム1：プロセス測定と分析。 CRCプレス。
