一、概述

 

　　在工業(yè)生產(chǎn)中，對壓力、液位參數(shù)的測量和控制系統(tǒng)應(yīng)用非常廣泛,尤其在石油化工部門對腐蝕性介質(zhì)的液位測量的要求更加嚴(yán)格。對腐蝕性介質(zhì)的液位測量方法較多,有吹氣式。

 

　　二、工作原理

 

　　擴散硅變送器是壓阻式壓力變送器中的一種,可用于液位的測量，作為液位變送器使用，這種隔膜式壓力變送器是利用硅的壓阻效應(yīng),通過半導(dǎo)體平面工藝,在一定晶向硅片的一定位置上擴散4個電阻，連成惠斯通電橋。當(dāng)膜片受到壓力時,通過密封腔內(nèi)的硅油將壓力同步傳遞給硅壓敏電阻,4個電阻中R l、R；減小,R Z、R 3增大。當(dāng)電橋一個對角線通電時,另一個對角線就有與壓力大小成正比的電信號輸出。

 

 

　　三、液位變送器結(jié)構(gòu)設(shè)計

 

　　結(jié)構(gòu)設(shè)計由3部分組成，即耐腐蝕變送器、耐腐蝕導(dǎo)氣電纜和耐腐蝕中繼箱。耐腐蝕變送器有隔離膜片、耐腐蝕外殼、密封腔及T O一8硅杯座4部分組成。采用雙層膜片隔離技術(shù),雙層膜片選用氟塑料薄膜,將薄膜與同種材料的外殼焊接在一起把腐蝕性介質(zhì)與內(nèi)部變送器完全隔離達到防腐的目的;第二層膜片選用不銹鋼波紋膜片與硅杯座通過氮孤焊連接在一起,這樣就形成一個密封腔,密封腔內(nèi)充滿純凈的硅油。當(dāng)外力作用于雙層膜片上時，該膜片緊壓第二層膜片并通過密封腔內(nèi)的硅油將外力同步傳遞給硅壓敏電阻，從而使其輸出一個與壓力大小成正比的電信號。

 

　　四、穩(wěn)定性考核及測試方法

 

　　硅材料不但是良好的半導(dǎo)體材料，而且其機械性能也十分優(yōu)良。擴散硅變送器是利用硅的壓阻效應(yīng)將壓力信號轉(zhuǎn)換成電信號，所以硅芯片不存在蠕變和滯后的問題,硅片如不受污就可以長期穩(wěn)定地工作。變送器的長期穩(wěn)定性是一個十分重要的參數(shù)，只有長期穩(wěn)定性好的變送器才具有使用價值。變送器穩(wěn)定性的測試是一項復(fù)雜而細致的工作；從芯片到變送器要經(jīng)過67道工序，一旦在一個工序上出現(xiàn)問題，就會影響壓力變送器穩(wěn)定性甚至出現(xiàn)廢品。

 

 

　　液位變送器穩(wěn)定性測試方法歸納如下:變送器做成成品后都要經(jīng)過溫度老化、電老化和機械老化3個階段。溫度老化要經(jīng)過高溫80℃保持6個小時,低溫一30℃保持6個小時的幾次循環(huán),電老化要在高溫80℃通電的情況下保持幾個小時甚至幾十個小時,機械老化要在變送器量程范圍內(nèi)反復(fù)沖擊3 0 0 0一4 0 0 0次。當(dāng)變送器經(jīng)過3個老化階段后就能減小封接應(yīng)力,同時使變送器的電性能趨于穩(wěn)定,并從中篩選出穩(wěn)定性好的變送器同時剔除有缺陷的變送器。我們對變送器的一次溫度循環(huán)變差做了測試。其循環(huán)溫度為25℃-30℃，25℃~80℃-25℃。圖2是3個變送器的零點變化曲線。在全部測試過程中,零點輸出相對于滿量程輸出的變化量均在0.2%以內(nèi),3條曲線變更趨勢平穩(wěn),變送器長期穩(wěn)定性較好。絕大多數(shù)的變送器經(jīng)過溫度循環(huán)后,零點靈敏度都會有所變化。

 

　　圖3是在測試過程的4個時期經(jīng)過一30℃一8 0℃溫度循環(huán)的零點變化圖。

 

　　圖中以zui次溫度循環(huán)前的零點輸出為起點,繪出了每次溫度循環(huán)后的零點變化的趨勢。各次間沒有大的波動,總的趨勢是逐漸趨于穩(wěn)定。通過兩種測試方法并行對變送器的長期穩(wěn)定性考核,可以論證:這些變送器的零點輸出隨時間漂移很小,長期穩(wěn)定性好,必然可以保持液位變送器能夠穩(wěn)定、可靠、長期地工作。

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