直流二線(xiàn)式壓力表原理分析

66350部隊(duì) 河北 保定 071000

一、基本組成

直流二線(xiàn)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(kāi)口膜盒、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和電位器。指示器是一個(gè)兩線(xiàn)框動(dòng)鐵式電流比值表。

圖一 直流二線(xiàn)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(gè)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(bǔ)償電阻(R3+R4)是電橋的半對(duì)角線(xiàn)；Ⅰ、Ⅱ兩線(xiàn)框是電橋的對(duì)角線(xiàn)。電阻R5是Ⅱ線(xiàn)框的補(bǔ)償電阻。

電源自電流正極經(jīng)過(guò)電阻R4和R3,分別流過(guò)兩個(gè)線(xiàn)框。在B點(diǎn)電位一定的情況下,流過(guò)兩線(xiàn)框的電流取決于A(yíng)、C兩點(diǎn)的電位。而這兩點(diǎn)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(dāng)傳感器中的膜片受壓力作用時(shí),膜片的硬中心便產(chǎn)生相應(yīng)的位移。這個(gè)位移經(jīng)過(guò)一套傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng),使電刷在電位器的電阻上滑動(dòng),改變RX和RY電阻值的大小,從而改變了A、C兩點(diǎn)的電位,使指示器中線(xiàn)框的電流I1和線(xiàn)框的電流I2大小發(fā)生改變,也即改變了兩線(xiàn)框的電流比值I2/I1使指針在刻度盤(pán)上指示出相應(yīng)的壓力數(shù)值。

具體工作情況如下：

(1)當(dāng)流體壓力為最大刻度值的一半時(shí),膜片硬中心產(chǎn)生的位移,經(jīng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)使電刷停在電阻的中央,可變臂阻RX=RY。此時(shí),A、C兩點(diǎn)電位相等,B點(diǎn)是公共高電位,因此,流過(guò)Ⅰ、Ⅱ兩線(xiàn)框的電流相等,電流比值I2/I1=1。合成磁場(chǎng)方向指向刻度盤(pán)的中央,活動(dòng)磁鐵帶著指針停在最大刻度值的一半處。

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

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

(4)當(dāng)斷開(kāi)電流時(shí),指針軸上的活動(dòng)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(shù)值,取決于兩線(xiàn)框的電流比值；線(xiàn)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(shù)值依流體壓力的大小而定。