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壓力變送器工作原理

更新時間：2022年12月05日

壓力變送器用于測量液體

、氣體或蒸汽的壓力或差壓值，然后將壓力信號轉(zhuǎn)變成工業(yè)上通用的4-20mADC信號輸出

。緊張有電容式壓力變送器和擴(kuò)散硅壓力變送器，陶瓷壓力變送器

，應(yīng)變式壓力變送器等幾種類型

。

壓力變送器測量壓力時，介質(zhì)壓力直接作用于壓力變送器的敏感膜片上

，分布于敏感膜片上的電阻組成的惠斯通電橋，利用壓阻效應(yīng)實(shí)現(xiàn)了壓力量向電信號的轉(zhuǎn)換

，通過電子線路將敏感元件產(chǎn)生的毫伏信號放大為工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)信號

。

應(yīng)變原理

結(jié)構(gòu)：將壓敏電阻以惠司通電橋形式與應(yīng)變材料（通常為不銹鋼）結(jié)合在一起。

特點(diǎn)

過載能力

、抗沖擊壓力強(qiáng)。

靈敏度較低

，適合于測量500kpa以上的高量程范圍

，zui高可達(dá)500Mpa。

強(qiáng)度高

，耐振動

，不易損壞

。

溫度漂移小

。

高量程（1Mpa以上）線性很好，精度高

。

硬性膜片結(jié)構(gòu)

，適合測量與應(yīng)變材料兼容的各類介質(zhì)。

陶瓷壓阻原理

結(jié)構(gòu)：將壓敏電阻以惠司通電橋形式與陶瓷燒結(jié)在一起

。

特點(diǎn)：過載能力較應(yīng)變原理較低，抗沖擊壓力較差

。

靈敏度較高

，適合于測量50kpa以上的高量程范圍

，zui高量程40Mpa。

耐腐蝕

，溫度范圍較寬。

擴(kuò)散硅硅原理

結(jié)構(gòu)：在硅片上注入粒子形成惠司通電橋形式的壓敏電阻

。

特點(diǎn)：靈敏度很高

，精度高，適合于測量1kpa～40Mpa的范圍

，

過壓能力較強(qiáng)抗沖擊壓力較好溫度漂移較大

分為帶隔離膜片和非隔離膜片2類

，非隔離膜片只能測干凈的氣體

，隔離膜片為軟性膜片

，不適合測量粘稠的介質(zhì)。

總體來說

，壓阻式變送器的特點(diǎn)是體積小巧

，精度和穩(wěn)定性較好

，溫度漂移可以通過電路補(bǔ)償（或傳感器內(nèi)置補(bǔ)償）減小到很小的程度

，緊張弊端是壓力過載能力一般只有三倍量程，對于量程遷移不太方便

，一般變送器量程需要根據(jù)測量范圍的不同選型

。

壓力變送器是工業(yè)應(yīng)用中zui為常用的一種壓力傳感器，廣泛應(yīng)用于水利水電

、鐵路交通、智能建筑

、生產(chǎn)自控

、航空航天、軍工

、石化

、油井、電力

、船舶、機(jī)床

、管道等眾多行業(yè)

。

工作原理

電容式壓力變送器原理

當(dāng)壓力直接作用在測量膜片的表面，使膜片產(chǎn)生微小的形變，測量膜片上的高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，然后采用專用芯片將這個電壓信號轉(zhuǎn)換為工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的4-20mA電流信號或者1-5V電壓信號

。

由于測量膜片采用標(biāo)準(zhǔn)化集成電路

，內(nèi)部包含線性及溫度補(bǔ)償電路

，所以可以做到高精度和高穩(wěn)定性

，變送電路采用專用的兩線制芯片，可以保證輸出兩線制4-20mA電流信號

，方便現(xiàn)場接線。

擴(kuò)散硅壓力變送器原理

被測介質(zhì)的壓力直接作用于傳感器的膜片上（不銹鋼或陶瓷）

，使膜片產(chǎn)生與介質(zhì)壓力成正比的微位移

，使傳感器的電阻值發(fā)生變化，和用電子線路檢測這一變化

，并轉(zhuǎn)換輸出一個對應(yīng)于這一壓力的標(biāo)準(zhǔn)測量信號

。

陶瓷壓力變送器原理

壓力直接作用在陶瓷膜片的前表面

，使膜片產(chǎn)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(yīng)

，使電橋產(chǎn)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

。

應(yīng)變片式壓力變送器原理

電阻應(yīng)變片是一種將被測件上的應(yīng)變變化轉(zhuǎn)換成為一種電信號的敏感器件。它是壓阻式應(yīng)變變送器的緊張組成部分之一

。電阻應(yīng)變片應(yīng)用zui多的是金屬電阻應(yīng)變片和半導(dǎo)體應(yīng)變片兩種

。金屬電阻應(yīng)變片又有絲狀應(yīng)變片和金屬箔狀應(yīng)變片兩種。通常是將應(yīng)變片通過分外的粘和劑緊密的粘合在產(chǎn)生力學(xué)應(yīng)變基體上

，當(dāng)基體受力發(fā)生應(yīng)力變化時

，電阻應(yīng)變片也一起產(chǎn)生形變

，使應(yīng)變片的阻值發(fā)生改變

，從而使加在電阻上的電壓發(fā)生變化。

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