3.5　振弦式压力（差压）变送器

由于振弦传感器直接输出振弦的自振频率信号，因此具有抗干扰能力强、零点漂移及温度影响小、性能稳定可靠、耐振动、寿命长等特点。

①振弦传感器有着独特的机械结构形式并以振弦频率的变化量表征受力的大小，因此具有长期零点稳定的性能。

②由于振弦传感器直接以频率信号输出，因此，可方便地进行数据采集、传输、处理和存储，实现高精度的自动测试。

为此，振弦传感器得到了迅速的发展和应用。德国的MAIHAK、法国的TELEMAL、美国的SINCO和FOXBORO、英国的SCHLUBERGER等多家公司，均生产振弦变送器的系列产品。

3.5.1　振弦式压力变送器的结构原理

振弦式压力传感器以张紧的钢弦作为敏感元件，钢弦的固有振动频率与其张力有关。对于一给定长度的钢弦，在被测压力的作用下，钢弦松紧程度变化，固有的振动频率随之改变。即振弦的振动频率反映了被测压力的大小。

振弦式压力传感器的工作原理如图1-3-18所示。由振弦、磁铁、夹紧装置组成。夹紧装置7将振弦1张紧，被测压力 p 通过感压膜片3作用于振弦，振弦感受张力不同，其振动频率为

1—振弦；2—夹块；3—感压膜片；4—永久磁铁；5—线圈；6—软铁块；7—紧固螺钉

式中， l 为弦的长度； T 为弦受到的张力，与被测压力 p 有关； ρ 为弦的线密度，即单位长度的质量。

3.5.2　820系列压力（差压）变送器

振弦式压力传感器结构简单，性能稳定可靠，测量范围在0～42MPa之间，精度等级为0.02～0.5。

典型的振弦式压力传感器，如美国FOXBORO生产的820系列压力变送器，包括821GM、821GH型压力变送器和823DP型差压变送器，具有结构紧凑、易于安装和维护等特点。变送器罩壳为耐久的和耐磨的环氧树脂涂层，其环境和抗腐蚀防护等级为NEMA4X。内部由两个隔开的容室组成，即电子部件容室和现场端子容室，接线时无需打开电子部件容室。820与昂贵的表压力变送器相同，其传感器的参考侧与大气相通，设计成提供真正表压力的传感器。而其他真空的或密封的变送器，通常提供绝对压力，受大气压变化的影响严重。820系列压力变送器可承受1.5倍测量范围上限的过压力以及测量低至真空的压力。所有接触过程介质的部件，包括保护传感器的膜片，为AISI类型316L不锈钢（316Lss）。该变送器可用作腐蚀性液体或气体的压力测量。

823DP型差压变送器的传感元件结构如图1-3-19所示。振弦1由固定装置5固定在金属管2内，并置于永久磁铁3形成的磁场中振动，振弦的预张力由弹簧6提供，传感元件整体由高低压侧的隔离膜片11、12密封，避免与过程介质接触，可用于腐蚀性介质的压力测量。高低压侧传感器基座法兰10与隔离膜片之间由液体通道9连通，使振弦感受由差压产生的张力，改变其固有的振动频率。液体通道内充满硅油或氟油填充液。过载时，过载弹簧8变形，防止振弦承受过大的张力。

1—振弦；2—金属管；3—永久磁铁；4—绝缘垫片；5—固定装置；6—预张力弹簧；7—垫圈；8—过载弹簧；9—液体通道；10—基座法兰；11—高压侧隔离膜片；12—低压侧隔离膜片；13—本体；14—法兰垫圈；15—引线

820系列电流输出型压力变送器的测量电路如图1-3-20所示。振弦的振动频率经脉冲整形电路及两级 f-U 线性转换电路后送到输出放大器，经放大输出4～20mA或10～50mA标准直流电流信号。