洛丁森技術研發視角：差壓變送器的靜壓影響分析（下）
上半部分對于差壓變送器靜壓影響分析了，靜壓影響對變送器性能的影響和現場舉例、金屬電容傳感器靜壓影響產生的原因。接下來我們將分析：硅傳感器靜壓影響分析、金屬電容傳感器的靜壓影響數據與結果分析。
4.洛丁森硅傳感器靜壓影響分析
洛丁森研發的硅傳感器采用整體封裝，周圍被密封硅油包圍，其敏感元件四周均受力，受靜壓影響力非常小。
工作原理介紹：
硅傳感器的敏感元件是將P型雜質擴散到N型硅片上，形成極薄的導電P型層，焊上引線即成“硅應變片”，其電氣性能是做成一個全動態的壓阻效應惠斯登電橋。它和彈性元件（即其N型硅基底）結合在一起。介質壓力通過密封硅油傳到硅膜片的正腔側，與作用在負腔側硅油形成壓差，它們共同作用的結果使膜片的一側壓縮，另一側拉伸，壓差使電橋失衡，輸出一個與壓力變化對應的信號。惠斯登電橋的輸出信號電路處理后，即產生與壓力變化成線性關系的4-20mmADC標準信號輸出。
從圖5硅傳感器的結構示意圖上可以看出，硅傳感器完全被硅油包容，從圖6硅傳感器在工作靜壓下的受應力分布圖上可以看出，硅傳感器內外各個方向的應力得到了有效抵消。只有在基礎硅片和導油管的環裝連接膠處，當有工作靜壓時存在一個將連接膠壓緊的應力。這個應力基本影響不到測量硅片，所以洛丁森的硅傳感器設計結構受工作靜壓的影響較小，比較適合應用于高靜壓測量場合。
5 金屬電容傳感器的靜壓影響數據與結果分析
5.1 測量方法
圖7中T1為基準差壓變送器，T2為被測差壓變送器，S1為負腔可調儲氣氣缸，S2為正腔儲氣氣缸。
工作原理：高壓氣源（7MPa）將高壓氮氣同時加到T1、T2變送器上，然后關閉三閥組的平衡閥，通過微動調解S1的氣缸活塞，可獲得變送器的量程輸出。將被測變送器和基準變送器的數據進行比較，即可推算被測變送器的在此高壓靜壓（7MPa）下的量程靜壓影響誤差。
5.2 測量數據
本試驗中，基準差壓變送器采用洛丁森研發的硅差壓變送器（經過靜壓補償），被測差壓變送器采用金屬電容差壓變送器DP型電容式差壓變送器。滿量程均為40kPa，工作靜壓為7MPa。試驗前，所有的變送器均經過線性補償，其基本誤差符合±0.075%的要求。
從表1中可以看出：
a.在7MPa工作靜壓下，電容式差壓變送器的零位輸出沒有規律性，與OMPa靜壓下的零位輸出比較，其中部分數據變小，部分數據變大。
b.在7MPa工作靜壓下，電容式差壓變送器的壓差線性輸出全部偏小，壓差值越大則偏差越大。即滿量程輸出偏差最大，平均滿量程靜壓偏差達-0.020V，即-0.5%。
6.結束語
分析以上列舉的試驗數據，并根據文中對不同傳感器對靜壓影響量的闡述，可知金屬電容式差壓變送器由于其本身結構上的原因，導致其輸出在靜壓工作下發生較大的偏移。從產品設計的角度出發，為了降低或消除這種偏差，可以通過以下兩個方案實施：
a)敏感元件采用壓力傳導介質全包結構設計，如上文提到的采用硅傳感器，它能有效地降低或消除靜壓影響；
b)采用軟件靜壓補償原理：
首先，在傳感器內部額外設置靜壓傳感器，用以測試工作靜壓；
然后，使用專用設備對每種量程的差壓傳感器進行多次重復的靜壓誤差測試，積累到一定的數據后，采用軟件的方法建立靜壓偏移數學模型；
最后，將靜壓偏移數學模型下載到每臺差壓變送器中。
這樣當經過靜壓補償后的差壓變送器，在現場應用時，將根據不同的工作靜壓，自動修正量程輸出偏差，達到消減靜壓影響的目的。
洛丁森目前開發的RP1000系列高精度差壓/壓力變送器，正是基于以上兩點展開研究的，并在市場上獲得了一致好評，為客戶解決了靜壓影響的問題。相信在不久的將來可以將工作靜壓對差壓傳感器精度的影響降為更低。
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