JP3127431B2 - リモートシール型差圧・圧力発信器の校正方法 - Google Patents
リモートシール型差圧・圧力発信器の校正方法Info
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Description
する出力を補正し、性能を向上させるようにしたリモー
トシール型差圧・圧力発信器の校正方法に関する。
を計測する場合、タンク等のフランジに直接接続される
差圧・圧力発信器を用いている。このような差圧・圧力
発信器は、受圧器と発信器本体を封入液が封入されたキ
ャピラリチューブによって接続し、プロセス流体圧を受
圧器の接液ダイアフラムで受け、この接液ダイアフラム
の変位を封入液を介して発信器本体に導くようにしてい
ることから、通常リモートシール型差圧・圧力発信器
(例:実開昭55−108947号公報、実開昭62−
88931号公報、実開昭63−33437号公報等)
と呼んでいる。
例を示す断面図である。同図において、リモートシール
型差圧発信器1は、発信器本体2と、同一構造からなる
2つの受圧器3,3と、発信器本体2と各受圧器3,3
をそれぞれ接続する2本のキャピラリチューブ5,5と
を備えている。発信器本体2は、封入液13が封入され
た発信器ボディ9と、センターダイアフラム6およびシ
ールダイアフラム8,8と、半導体圧力センサ11を内
蔵するヘッド部12を備えている。中央に位置するセン
ターダイアフラム6は、発信器ボディ9の内室7を2つ
の室7a,7bに仕切っている。シールダイアフラム
8,8は、発信器ボディ9の各側面をそれぞれ覆い、さ
らにその外側をカバー10,10によって覆っている。
各シールダイアフラム8,8と室7a,7bは、通路
a,aによってそれぞれ連通し、また前記半導体圧力セ
ンサ11の上側と下側の室に連通している。シールダイ
アフラム8は、計測圧以上の過大な差圧が加わったと
き、発信器ボディ9の側面に着底することにより、半導
体圧力センサ11の破壊を防ぐ過大圧保護機構を構成し
ている。
れる検出器ボディ17を備えている。検出器ボディ17
には、一側面に接液ダイアフラム15が設けられ、内部
に封入液通路18が形成されている。封入液通路18
は、一端が前記接液ダイアフラム15の裏側に設けたダ
イアフラム室16に連通し、他端が前記キャピラリチュ
ーブ5の一端に接続されている。そして、キャピラリチ
ューブ5、ダイアフラム室16および封入液通路18の
内部には、封入液20が封入されている。キャピラリチ
ューブ5の受圧器3側とは反対側端部は、前記検出器本
体2のシールダイアフラム8とカバー10との間に形成
された室21に連通している。また、このカバー10の
内部にも僅かではあるが封入液20が封入されている。
なお、以上の説明は、差圧発信器について述べたが、圧
力発信器においても全く同じことがいえる。したがっ
て、以下、両発信器を総称して差圧・圧力発信器とい
う。
差圧発信器1において、各受圧器3の接液ダイアフラム
15に低圧側と高圧側の被測定圧力PL ,PH をそれぞ
れ加えると、接液ダイアフラム15が変位し、この変位
を封入液20を介して各シールダイアフラム8に伝達
し、室7a,7b内の封入液13を移動させる。そのた
め、センターダイアフラム6がこの時の差圧(PH −P
L )に応じて変位し、この変位とバランスがとれた圧力
が封入液13を介して半導体圧力センサ11に加えられ
る。したがって、半導体圧力センサ11はその差圧に応
じて歪み、その歪量が電気信号に変換されて取り出され
ることで差圧が測定される。
において、封入液20は、その殆どがキャピラリチュー
ブ5内に封入されている。この封入液20は、温度変化
により膨張、収縮し、接液ダイアフラム15はこれによ
り変化する。発信器が正常に動作し続けるためには、接
液ダイアフラム15がばね性を有することが必要であ
る。ばね性の指標とする応力は、次式で表される。 σmax ≧σ=k1 tΔV/D4 ・・・・(1) ただし、σmax は許容応力(ばね性を有する限界)、σ
は発生応力、k1 は定数(ダイアフラムの形状によって
変わる)、tは接液ダイアフラムの板厚、ΔVは接液ダ
イアフラムの変位体積、Dは接液ダイアフラムの直径で
ある。ここで、σはσmax を超えてはならない。
で表される。 ΔV=α(TS −TF )V ・・・・(2) ただし、αは封入液の熱膨張係数、TS は発信器の周囲
温度、TF は封入液を封入したときの温度、Vは全封入
液量である。
1は、3種類からなる合計5枚のダイアフラムを備えて
いる。発信器に導かれる圧力は、これらのダイアフラム
を介して封入液に伝達され、最終的に半導体圧力センサ
11に伝えられるが、そのとき接液ダイアフラムが変位
すると、その内部に発生する応力σによって圧力の損失
が生じる。この圧力の損失のためにセンサ11が受ける
差圧は、測定対象の実際の差圧より小さくなる。センサ
11が受ける差圧と実差圧の比を以下伝達効率と呼ぶ。
応力σが大きくなると伝達効率ηが小さくなり、発信器
出力にスパンシフトを発生させる。図4に発生応力σと
伝達効率ηの関係を示す。伝達効率ηは、次式によって
表される。 η=C-1/(2CB-1 +2CS-1 +C-1) ・・・・(3) ただし、ηは伝達効率、Cはセンターダイアフラムのコ
ンプライアンス、CBはシールダイアフラムのコンプラ
イアンス、CS は接液ダイアフラムのコンプライアンス
である。CS は図4に示すようにダイアフラムの径が小
さくなるとダイアフラムの変位によって発生する応力σ
が大きくなるため、伝達効率ηは小さくなる。なお、セ
ンターダイアフラムのコンプライアンスCとシールダイ
アフラムのコンプライアンスCB は、設計上略一定とみ
なすことができる。
(1)、(2)式が示すように温度によって変動するた
め、発信器は温度変化によってもスパンシフトが生じ
る。温度特性は、プロセス計測を安定した状態で行なう
ために重要な要素であるため、その性能改善は発信器と
して必要不可欠である。
効率は一定とみなし、発信器本体2のみにキャラクタリ
ゼーションによる補正を行なっていた。キャラクタリゼ
ーションとは、各々の発信器に対しての出力特性をデー
タとして取込み、その1台1台に対して最も適した補正
を行う方法である。
正を行なっているが、それは下記の理由による。キャピ
ラリチューブ5や受圧部3を付加したとき、校正した値
からの誤差は、接液ダイアフラム15の柔らかさの程度
で発生する伝達効率ηの変化が大半を占める。よって、
(1)式に示すように接液ダイアフラム15の直径が大
きければ応力σの変化が小さく、伝達効率ηの変化が小
さいため発信器出力への影響が少なく、発信器本体2の
校正だけで十分である。
はより小口径のフランジが用いられるようになってきた
ことから発信器の小型化が要望されている。そのため、
接液ダイアフラム15を小さくすると、図4から明らか
なように伝達効率の変化が大きくなり、発信器出力がス
パンシフトし精度の高い測定ができなくなるという問題
があった。例えば、1・1/2Bフランジのリモートシ
ール型発信器の場合、3Bフランジのリモートシール型
発信器に比べて接液ダイアフラムの直径Dを1/2にし
なければならないが、Dだけを1/2にしたのでは、発
生応力σは3Bのリモートシール型発信器の16倍にも
なってしまい、伝達効率の変化が大きくなり、安定した
測定が行えなくなる。
示す図である。この図から明らかなように従来の小口径
発信器は、伝達効率が大きく変動するため、シフト(誤
差)が大きい。
組み上げた状態で校正を行なう必要があるが、発信器全
体を恒温槽内に入れて行なう必要があるため、大型の恒
温槽が必要となる。また、恒温槽が大きいと校正を行な
うために温度を変化させても安定した環境になるまでに
時間がかかり、校正に長時間を要する。
ためになされたもので、その目的とするところは、小口
径のダイアフラムであっても高精度な測定を可能にした
差圧・圧力発信器の校正方法を提供することにある。
に本発明は、それぞれ単体からなる接液ダイアフラム、
センターダイアフラムおよびシールダイアフラムのコン
プライアンスを求め、前記接液ダイアフラム、センター
ダイアフラムおよびシールダイアフラムのコンプライア
ンスから伝達効率を求めて補正回路内のメモリに記憶
し、検出器本体を恒温槽内に装着して基準静圧、基準差
圧および基準温度をシールダイアフラムに数点づつ印加
し、この時のセンサ出力と静圧値、差圧値、温度が一致
するように補正し、その出力特性をデータとして書込専
用メモリに記憶し、前記検出器本体を恒温槽から取り出
して検出器本体と受圧器をキャピラリチューブによって
接続し、前記キャピラリチューブ内の封入液の全体積、
封入液の熱膨張係数および封入液の圧縮係数とから封入
液の膨張量を求め、測定時に実差圧に応じた前記書込専
用メモリからの出力に前記伝達効率の逆数を掛けて出力
補正を行うことを特徴とする。
ラクタリーゼーションを行ない、このときの出力を補正
してメモリに記憶する。また、予め求めた単体からなる
接液ダイアフラム、センターダイアフラムおよびシール
ダイアフラムのコンプライアンスから伝達効率を求め、
この伝達効率の逆数を実差圧に掛けて出力補正を行うよ
うにしているので、小口径の発信器であってもシフト
(誤差)が小さい。また発信器本体のみを恒温槽に入れ
てキャラクタリーゼーションを行えばよいので、恒温槽
は小さくてすむ。
に説明する。本発明によるリモートシール型差圧・圧力
発信器の校正方法は、以下の手順からなる。
ーション 検出器本体を恒温槽内に入れ、この検出器本体に基準静
圧、基準差圧および基準温度を数点づつ印加し、この時
のセンサ出力と静圧値、差圧値、温度が一致するように
補正し、その出力特性をデータとして書込専用メモリに
記憶する。
時に移動する体積ΔVc を測定し、これから接液ダイア
フラムのコンプライアンスCsを求める。 Cs=ΔVc /ΔP ・・・・(4) Csは総移動量Vc を横軸にとると、図1のようにな
る。
をキャピラリチューブによって接続し、封入液を封入す
る。
の圧縮係数とから封入液の膨張量を求める。接液ダイア
フラムが変位した体積ΔVは、封入液の膨張に比例す
る。すなわち、 ΔV=(1+αΔT+βΔP)×V ・・・・(5) ただし:Vはキャピラリチューブに封入されている封入
液の全体積で、V≒kl(k;定数、l;キャピラリチ
ューブの長さ)、αは封入液の熱膨張係数、βは圧縮係
数、ΔTは温度変化量、ΔPは静圧変化量である。
2のVc をステップ3のΔVに置き換えることにより求
める。また、予めセンターダイアフラムとシールダイア
フラムのコンプライアンスも求めておく。次に、接液ダ
イアフラム、センターダイアフラムおよびシールダイア
フラムのコンプライアンスとから伝達効率ηを求める。
伝達効率ηは、測定時の温度と静圧が判れば求めること
ができる。温度と静圧は検出器本体の校正に用いられる
計算で常に分かるので、ηは既知となる。なお、ステッ
プ2およびステップ5は、上記したステップ1に先駆け
て行うことができる。
達効率の逆数を掛けて補正し、その値を発信器の出力と
する。
い小径の接液ダイアフラムであっても精度の高い測定が
行なえる。
この図から明かなように、図5に示した従来の小口径の
発信器に比べて接液ダイアフラムの特性によるばらつき
によって発生するシフト(誤差)を抑えることができ
る。
圧力発信器の校正方法は、それぞれ単体からなる接液ダ
イアフラム、センターダイアフラムおよびシールダイア
フラムのコンプライアンスを求め、前記接液ダイアフラ
ム、センターダイアフラムおよびシールダイアフラムの
コンプライアンスから伝達効率を求めて補正回路内のメ
モリに記憶し、検出器本体を恒温槽内に装着して基準静
圧、基準差圧および基準温度をシールダイアフラムに数
点づつ印加し、この時のセンサ出力と静圧値、差圧値、
温度が一致するように補正し、その出力特性をデータと
して書込専用メモリに記憶し、前記検出器本体を恒温槽
から取り出して検出器本体と受圧器をキャピラリチュー
ブによって接続し、前記キャピラリチューブ内の封入液
の全体積、封入液の熱膨張係数および封入液の圧縮係数
とから封入液の膨張量を求め、測定時に実差圧に応じた
前記書込専用メモリからの出力に前記伝達効率の逆数を
掛けて出力補正を行うようにしたので、小径の接液ダイ
アフラムであっても精度の高い測定が行なえ、性能を向
上させることができる。また、検出器本体のみを恒温槽
内に入れてキャラクタリゼーションを行なえばよいの
で、恒温槽も小さくてすみ、短時間で安定した温度に保
持することができる。
封入液の総移動量の関係を示す図である。
の発信器の温度特性を示す図である。
である。
ある。
ャピラリチューブ、6…センターダイアフラム、8…シ
ールダイアフラム、13…封入液、15…接液ダイアフ
ラム、16…ダイアフラム室、18…封入液通路、20
…封入液。
Claims (1)
- 【請求項1】 それぞれ単体からなる接液ダイアフラ
ム、センターダイアフラムおよびシールダイアフラムの
コンプライアンスを求め、 前記接液ダイアフラム、センターダイアフラムおよびシ
ールダイアフラムのコンプライアンスから伝達効率を求
めて補正回路内のメモリに記憶し、 検出器本体を恒温槽内に装着して基準静圧、基準差圧お
よび基準温度をシールダイアフラムに数点づつ印加し、
この時のセンサ出力と静圧値、差圧値、温度が一致する
ように補正し、その出力特性をデータとして書込専用メ
モリに記憶し、 前記検出器本体を恒温槽から取り出して検出器本体と受
圧器をキャピラリチューブによって接続し、 前記キャピラリチューブ内の封入液の全体積、封入液の
熱膨張係数および封入液の圧縮係数とから封入液の膨張
量を求め、 測定時に実差圧に応じた前記書込専用メモリからの出力
に前記伝達効率の逆数を掛けて出力補正を行うことを特
徴とするリモートシール型差圧・圧力発信器の校正方
法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP08138247A JP3127431B2 (ja) | 1996-05-31 | 1996-05-31 | リモートシール型差圧・圧力発信器の校正方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP08138247A JP3127431B2 (ja) | 1996-05-31 | 1996-05-31 | リモートシール型差圧・圧力発信器の校正方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09318481A JPH09318481A (ja) | 1997-12-12 |
JP3127431B2 true JP3127431B2 (ja) | 2001-01-22 |
Family
ID=15217514
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP08138247A Expired - Lifetime JP3127431B2 (ja) | 1996-05-31 | 1996-05-31 | リモートシール型差圧・圧力発信器の校正方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3127431B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6629869B1 (en) | 1992-03-16 | 2003-10-07 | Si Diamond Technology, Inc. | Method of making flat panel displays having diamond thin film cathode |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11009897B2 (en) * | 2018-12-28 | 2021-05-18 | Rosemount Inc. | Remote seal system with improved temperature compensation |
-
1996
- 1996-05-31 JP JP08138247A patent/JP3127431B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6629869B1 (en) | 1992-03-16 | 2003-10-07 | Si Diamond Technology, Inc. | Method of making flat panel displays having diamond thin film cathode |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH09318481A (ja) | 1997-12-12 |
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