Máy phát áp suất vi sai là một thiết bị quan trọng trong điều khiển quy trình công nghiệp để đo chênh lệch áp suất giữa hai điểm và chuyển đổi chúng thành đầu ra tín hiệu tiêu chuẩn. Quy trình làm việc cốt lõi của nó có thể được chia thành ba liên kết: nhận thức áp suất, chuyển đổi cơ học và chuyển tín hiệu điện tử.

I. Nhận thức áp lực và chuyển đổi cơ học

Yếu tố nhận thức cốt lõi của máy phát áp suất vi sai thường là màng ngăn hoặc ống sóng. Nó có hai ngăn áp suất cao (H) và thấp (L) bên trong, giới thiệu hai áp suất P1 và P2 tương ứng để so sánh.

Khi áp suất ở cả hai bên không giống nhau, chênh lệch áp suất (ΔP=P1-P2) tác động lên màng mỏng nhạy cảm, tạo ra sự dịch chuyển biến dạng nhỏ. Biến hình này tỷ lệ thuận với giá trị áp suất chênh lệch P, tức là áp suất chênh lệch càng lớn, lượng dịch chuyển hình biến cũng càng lớn. Quá trình này hoàn thành việc chuyển đổi chênh lệch áp suất vô hình thành dịch chuyển cơ học có thể đo lường được.

II. Cơ chế phát hiện và chuyển đổi tín hiệu

Sự dịch chuyển nhỏ của màng ngăn cần được phát hiện chính xác và chuyển đổi. Máy phát truyền thống và hiện đại sử dụng các cơ chế khác nhau:

Nguyên lý điện dung (công nghệ chính): Bản thân màng hoạt động như một điện cực hoạt động của tụ điện, với các điện cực cố định ở hai bên của nó tạo thành hai tụ điện. Khi màng bị dịch chuyển do áp suất chênh lệch, giá trị tụ điện của cả hai tụ điện (một tăng và một giảm) sẽ bị thay đổi. Mạch phát hiện đo chính xác giá trị chênh lệch điện dung này, nó tương ứng trực tiếp với giá trị chênh lệch áp suất đầu vào.

Nguyên tắc tấm căng: Sự dịch chuyển của màng được truyền qua chất lỏng làm đầy đến một biến thể ứng suất kim loại, biến dạng nó. Giá trị điện trở của tấm căng được dán vào biến thể ứng biến thay đổi và sau đó chuyển đổi sự thay đổi điện trở thành tín hiệu điện áp thông qua mạch cầu Wheatstone.

III. Chuyển đổi tín hiệu điện tử và đầu ra

Các tín hiệu điện (điện áp hoặc thay đổi điện dung) thu được từ mạch phát hiện rất yếu và phi tuyến tính. Nó được đưa vào mạch điều hòa tín hiệu để khuếch đại, tuyến tính hóa và bù nhiệt độ để loại bỏ ảnh hưởng của nhiễu môi trường.

Cuối cùng, các tín hiệu được xử lý được chuyển đổi từ mạch điều khiển bởi bộ vi xử lý sang tín hiệu tương tự 4~20mADC tiêu chuẩn công nghiệp hoặc tín hiệu kỹ thuật số phù hợp với các giao thức cụ thể như HART, Profibus-PA. Tín hiệu tiêu chuẩn này và áp suất chênh lệch được đo thành mối quan hệ tuyến tính chính xác, có thể được truyền từ xa đến hệ thống điều khiển, máy ghi hoặc dụng cụ hiển thị để thực hiện giám sát và kiểm soát chính xác áp suất quá trình.

Kết hợp với nhau, máy phát áp suất vi sai thực hiện chuyển đổi chính xác từ đại lượng vật lý sang thông tin tiêu chuẩn thông qua phản ứng chuỗi "chênh lệch áp suất → dịch chuyển cơ học → thay đổi tín hiệu điện → tín hiệu tiêu chuẩn", trở thành "thần kinh nhận thức" trong lĩnh vực tự động hóa công nghiệp.