隔离膜片特性及其对变送器性能的影响

    FC系列变送器是我厂从日本富士电机株式会社引进的。该产品具有精度高、性能稳定、静压特性好、过载保护可靠等优点。其中许多优良的特性都是由隔离膜片的性能来保证的。因此,在变送器制造的过程中,就必须保证隔离膜片的特性,而压力成型及pV特性测试两个工序就是来完成这一任务的。

    压力成型工序是在隔离膜片焊到本体上之后,通过规定的压力加到隔离膜片上,使隔离膜片产生变形———成型为与本体波纹几乎完全一样的波纹形状。而隔离膜片的波纹及其特性是否满足规定要求,则要通过pV特性测试工序进行判定。然后将合格的零部件进行配对,以配对的本体来构成差压变送器的高低压侧,从而保证变送器的优良特性。

    1·1　pV特性的定义

    所谓pV特性是指的压力(Pressure)和容量(Volume)的特性,又叫做膜片的pV特性或膜片材料的刚度———它是指当膜片下的腔体的体积变化1cm³时,所需加给膜片的压力值。用φ表示,其单位为Pa/cm³,即　φ=Δp/ΔV。由此可以看出,使体积变化1cm³所需加的压力越大(即值越大),则该膜片就越硬。

    1·2　隔离膜片的特性

    成型后的隔离膜片如图1所示。

    该膜片,有如下几个特性:

    ·压力-位移特性

式中　E———膈离膜片纵弹性系数;

      W₀———中央部分位移;

      h———隔离膜片厚度。

    式(1)表示压力与位移的关系。即当膜片受压后,压力与位移的变化关系。

    ·位移-体积特性

    式(2)表示位移与体积的关系。即当膜片受压时,位移变化引起体积变化的关系。

    ·压力-体积特性(pV特性)

    式(3)表示压力与体积的关系。即压力变化与引起的体积变化的关系。

    ·弯曲应力

    从上述特性可以看出,当有关参数确定后(如材料及其几何尺寸),φ为一定值。φ与材料及其动作直径、厚度和波纹高度有关系,即

    φ=f(h,E,a,b)      器测

    亦即当材料一定时,压力容量值只与几何尺寸有关系。而在变送器隔离膜片的设计中,对于不同的机种和规格,其技术数据都是一定的,因此φ应为一定值。但在成型过程中,由于b不一定能保证为一恒定值,因此φ也不一定。而在成型过程中,根据成型条件及不同机种设计时的最大值,可以得出不同机种的最大φ值。因而在即将谈到的pV判定基准时,是以pV值是否是在某一个要求的值以下来作为其是否合格的判定基准的。