你不知道的壓力變送器知識

壓力變送器，是工業自動化行業人士及工程師所非常熟悉的器件，今天我們就帶大家來深入了解一下壓力變送器。

. 壓力變送器是什么？

壓力變送器做為一種以輸出為標準信號的壓力傳感器，是一種接受壓力變量按比例轉換為標準輸出信號的儀表。它能將測壓元件傳感器感受到的氣體、液體等物理壓力參數轉變成標準的電信號（如4~20mADC等），以供給指示報警儀、記錄儀、調節器等二次儀表進行測量、指示和過程調節。

二. 壓力變送器的分類

壓力變送器根據不同的標準有不同的分類。

按照原理可分為：

電容式壓力變送器、電阻式壓力變送器、電感式壓力變送器、半導體式壓力變送器、高頻測量的壓電式壓力變送器等，其中電阻式壓力變送器用的更多。

按照壓力敏感元件可分為：金屬式、陶瓷、擴散硅、單晶硅、藍寶石、濺射薄膜等。

其中：

金屬壓力變送器精度差，但溫度影響小，適用于溫度范圍廣，精度要求低的領域；

陶瓷壓力傳感器精度好特點，但受溫度影響比較高大，陶瓷還有個好處是耐沖擊，耐腐蝕，可以用在響應的領域；

擴散硅壓力變送精度很，溫漂也很大，所以一般都要進行溫度補償，才能用。而且即使溫度補償了過后，還是不能測量超過125℃以上的壓力。不過在常溫狀況下，擴散硅的敏感系數是陶瓷的5倍，所以一般用在精度測量領域；

單晶硅壓力變送器是工業實踐中精度高的傳感器，是擴散硅的升高版，當然價格也隨之升高。目前，在單晶硅壓力器領域以日本橫河為代表。

藍寶石壓力變送器對溫度變化不敏感，即使在高溫條件下，也有著很好的工作特性；藍寶石的抗輻射特性強；無p-n 漂移；可在惡劣的工作條件下正常工作，并且可靠性一、精度好、溫度誤差很小、總體性價比高；

濺射薄膜壓力變送器不存在任何膠粘劑，比粘貼式應變片傳感器顯示出***的長期穩定性與可靠性；受溫度影響小：在溫度變化100℃時，特點漂移僅為0.5%。其溫度性能遠遠優于擴散硅式壓力傳感器；另外還可直接與一般的腐蝕性介質接觸。

三. 壓力變送器的原理

不同種類壓力變送器在原理方面也有所不同。

電容式壓力變送器

當壓力直接作用在測量膜片的表面，使膜片產生微小的形變，測量膜片上的精度電路將這個微小的形變變換成為與壓力成正比的高度線性、與激勵電壓也成正比的電壓信號，然后采用芯片將這個電壓信號轉換為工業標準的4-20mA電流信號或***1-5V電壓信號。

擴散硅壓力變送器

被測介質的壓力直接作用于傳感器的膜片上(一般是316L材質膜片)，使膜片產生與介質壓力成正比的微位移，使傳感器的電阻值發生變化，和用惠斯通電路檢測這變化，并轉換輸出一個對應于這高壓力的標準測量信號。

單晶硅壓力變送器

壓阻式壓力傳感器利用單晶硅的壓阻效應而構成。采用單晶硅片為彈性元件，當壓力發生變化時，單晶硅產生應變，使直接擴散在上面的應變電阻產生與被測壓力成比例的變化，再由橋式電路獲得相應的電壓輸出信號。

陶瓷壓力變送器

壓力直接作用在陶瓷膜片的前表面，使膜片產生微小的形變，厚膜電阻印刷在陶瓷膜片的背面，連接成一個惠斯通電橋(閉橋)，由于壓敏電阻的壓阻效應，使電橋產生一個與壓力成正比的高度線性、與激勵電壓也成正比的電壓信號。一般用于空壓機壓力測量，使用陶瓷較高多。

應變片式壓力變送器

應變片式壓力變送器應用更多的是金屬電阻應變片和半導體應變片兩種。金屬電阻應變片是一種將被測件上的應變變化轉換成為一種電信號的敏感器件，有絲狀應變片和金屬箔狀應變片兩種。

通常是將應變片通過特殊的粘和劑緊密的粘合在產生力學應變基體上，當基體受力發生應力變化時，電阻應變片也一起產生形變，使應變片的阻值發生改變，從而使加在電阻上的電壓發生變化。目前市面上應變片式壓力變送器比較高少見。

藍寶石壓力變送器

藍寶石壓力變送器利用應變電阻式工作原理，采用精度硅-藍寶石敏感組件,通過的放大電路,將壓力信號轉換成標準電信號。

濺射薄膜壓力變送器

濺射式壓力敏感元件是通過微電子工藝制造出來的，在彈性不銹鋼膜片表面上形成牢固而穩定的惠斯通電橋。當被測介質壓力作用于彈性不銹鋼膜片時，位于另***面的惠斯頓電橋則產生正比于壓力的電輸出信號。濺射薄膜由于其良好的抗沖擊性，往往被應用到壓力頻繁沖擊的場合，如液壓設備等場合。

四. 壓力變送器的選型

壓力變送器在選型時需要注意幾點：

1. 變送器壓力量程值選擇

先確定系統中要確認測量壓力的***值，一般而言，需要選擇一個具有比高值還要大1.5倍左右的壓力量程的變送器，或讓正常的壓力范圍，落在壓力變送器正常量程1/3~2/3處，也是常用的一個方法。

2. 什么樣的壓力介質

黏性液體、泥漿會堵上壓力接口，溶劑或有腐蝕性的物質會不會破壞變送器中與這些介質直接接觸的材料。

一般的壓力變送器的接觸介質部分的材質采用的是316不銹鋼，如果介質對316不銹鋼沒有腐蝕性，那么基本上所有的壓力變送器都適合對介質壓力的測量；

如果介質對316不銹鋼有腐蝕性，那么就要采用化學密封，采用間接測量的形式。如選用帶填充硅油的毛細管導壓，起到防止壓力變送器腐蝕，延長了壓力變送器的壽命的作用。

3. 變送器需要的精度

決定精度的有：非線性、遲滯性、非重復性、溫度、特點偏置刻度、溫度的影響，精度越***，價格也就越***。一般選擇擴散硅壓力變送器精度0.5***，0.25***，選擇電容式或***單晶硅的壓力變送器，精度在0.1***，甚至0.075***。

4. 變送器的過程連接

通常壓力變送器，都是安裝到管道或***罐體上，當然也有小部分與流量計配套安裝使用的。壓力變送器的安裝形式通常有三種：螺紋、法蘭、卡箍，所以在壓力變送器選型前，也需將過程連接考慮進去，如果是螺紋的，***需要確定是螺紋規格，是法蘭的就要考慮到是哪種公稱通徑的法蘭規格等。

五. 壓力變送器行業現狀

全***現在大概有40個國家從事傳感器的研制生產工作，其中美國、日本、德國是傳感器產量***的地區，三***共占***傳感器市場的50%以上。

現如今我國壓力變送器市場屬成熟市場，市場集中度較高高，但是占據主導地位的是以美國艾默生電氣公司（Emerson）、日本橫河電機株式會社（Yokogawa）、德國Siemens等為代表的國外高產品，約占70%*，并在大中型工程項目中占有優勢。

這是由于我國早年采用“用市場換技術”的策略留下的后遺癥，這對于我國***有企業打擊***大，高度***蹶不振，但與此同時，以中國的民營企業為代表的一些廠家悄無聲息地出現并發展壯大。中國未來的壓力變送器市場，充滿了很多新的未知數