直流二线式压力表原理分析

66350部队 河北 保定 071000

一、基本组成

直流二线式压力表由传感器和指示器两部分组成,如图一所示。传感器主要有感受压力的敏感元件—开口膜盒、传动机构和电位器。指示器是一个两线框动铁式电流比值表。

图一 直流二线式压力表

二、原理分析

传感器和指示器合在一起的电路是一个电桥。电阻R1、R2是电桥的固定臂阻；电阻RX、RY是电桥的可变臂阻；温度补偿电阻(R3+R4)是电桥的半对角线；Ⅰ、Ⅱ两线框是电桥的对角线。电阻R5是Ⅱ线框的补偿电阻。

电源自电流正极经过电阻R4和R3,分别流过两个线框。在B点电位一定的情况下,流过两线框的电流取决于A、C两点的电位。而这两点的电位又取决于电刷在电阻上的位置,即取决于可变臂阻RX、RY的大小。

当传感器中的膜片受压力作用时,膜片的硬中心便产生相应的位移。这个位移经过一套传动机构的传动,使电刷在电位器的电阻上滑动,改变RX和RY电阻值的大小,从而改变了A、C两点的电位,使指示器中线框的电流I1和线框的电流I2大小发生改变,也即改变了两线框的电流比值I2/I1使指针在刻度盘上指示出相应的压力数值。

具体工作情况如下：

(1)当流体压力为最大刻度值的一半时,膜片硬中心产生的位移,经传动机构使电刷停在电阻的中央,可变臂阻RX=RY。此时,A、C两点电位相等,B点是公共高电位,因此,流过Ⅰ、Ⅱ两线框的电流相等,电流比值I2/I1=1。合成磁场方向指向刻度盘的中央,活动磁铁带着指针停在最大刻度值的一半处。

(2)当流体压力从最大刻度值的一半继续增大时,膜片中心位移继续增大,电刷从电阻的中央继续向下移动,造成可变臂阻RX大于RY。此时C点电位低,A点电位高,Ⅰ线框的电流大于Ⅱ线框的电流,电流比值I2/I1＞1,合成磁场的方向指向刻度盘上方,活动磁铁带着指针停在刻度盘的上方,指示出大于最大刻度值一半的压力。

(3)当流体压力从最大刻度值的一半减小时,膜片中心位移减小,电刷从电阻的中央向上移动,可变臂阻RX小于RY。此时,A点电位高于C点电位,流过Ⅰ线框的电流大于Ⅱ线框的电流,电流比值I2/I1＜1。合成磁场方向指向刻度盘的下方,活动磁铁带着指针停在合成磁场方向,指示出压力从最大刻度值一半减小的压力值。

(4)当断开电流时,指针轴上的活动磁铁受回零磁铁的作用,使指针停在零刻度以下的限制柱处。

综上分析可知,指针指示的压力数值,取决于两线框的电流比值；线框的电流大小又取决于电刷在电阻上的位置,电刷停的位置又取决于流体压力的大小。所以,指针指示的数值依流体压力的大小而定。