上海自動(dòng)化儀表股份有限公司分享知識點(diǎn)之壓力變送器工作原理與應用注意事項

目前國內壓力變送器已經(jīng)被廣泛應用于地質(zhì)勘探、石材、機械、汽車(chē)及國防工業(yè)等行業(yè)，為了更進(jìn)一步加強它的使用性能，本文特意對壓力變送器的工作原理進(jìn)行了分析，并列舉了一些存在的問(wèn)題。

       壓力變送器除了能將非電量轉換成可測量的電量外，還具有一定的放大作用。近年來(lái)，越來(lái)越多的儀器、儀表和工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域需要進(jìn)行自動(dòng)控制和集中檢測，所以對壓力變送器的需要量增多，同時(shí)對產(chǎn)品的精度、穩定性和價(jià)格的要求也趨于嚴格。在目前國內市場(chǎng)上，相繼出現過(guò)電阻式、擴散硅式、陶磁式壓力變送器，并逐步占據了大量的市場(chǎng)位置。本文特意對壓力變送器的工作原理進(jìn)行分析，以期對大家有一些幫助?！?/p>

       1. 壓力變送器的基本介紹　　

       （1）基本概念。壓力變送器用于檢測流體的壓力（實(shí)際上是壓強），并進(jìn)行遠程信號傳送，信號傳送到二次儀表或者計算機進(jìn)行壓力控制或監測的一種自動(dòng)化控制前端元件，主要由壓力傳感器、測量電路和過(guò)程連接件三部分組成。它能將壓力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，以供給指示報警儀、記錄儀、調節器等二次儀表進(jìn)行測量、指示和過(guò)程調節。在國內，目前在小型自動(dòng)化控制方面運用的壓力變送器一般基于壓阻式原理，也就是壓敏電阻受壓后產(chǎn)生電阻變化，通過(guò)放大器放大并采用標準壓力標定，即可進(jìn)行壓力檢測。

       （2）基本優(yōu)點(diǎn)。第一，設置方便，可實(shí)現多點(diǎn)控制。如果檢測出的壓力信號是連續信號，就可任意設置壓力，只需對電控部分進(jìn)行設定。第二，可以實(shí)現壓縮機運行高級控制，延長(cháng)壓縮機壽命。通過(guò)運用變頻技術(shù)，能讓壓縮機運行更平穩，大量減少啟動(dòng)次數，延長(cháng)使用周期，而且更加環(huán)保節能。第三，提供控制精度，元件可靠性更好。壓力變送器的檢測精度相對于壓力開(kāi)關(guān)高出數倍，控制精度自然就相應地得到提高，因為采用的敏感元件為非機械結構，基本上不再需要維護，能夠降低損壞率?！　?/p>

       2. 壓力變送器的工作原理　　

       2.1電阻應變片式壓力變送器　　

       （1）基本概述。電阻應變式壓力變送器大信號輸出，不銹鋼結構，具有線(xiàn)性度高、遲滯誤差小、溫度性能好、工作穩定、量程廣、耐腐蝕等特點(diǎn)，主要在國防和工業(yè)自動(dòng)化等領(lǐng)域被廣泛使用。它的重要組成部分是一種電阻應變片，這種敏感器件可以將被測件上的應變變化轉換成為一種電信號。

       （2）工作原理。吸附在基體材料上，金屬電阻應變片的應變電阻隨機械形變而產(chǎn)生阻值變化的現象，俗稱(chēng)為電阻應變效應。通常情況下，是將應變片采用特殊的粘和劑緊密的粘合在產(chǎn)生力學(xué)應變基體上，隨著(zhù)基體受力發(fā)生應力變化后，電阻應變片也一起產(chǎn)生形變，使應變片的阻值發(fā)生改變，從而使加在電阻上的電壓發(fā)生變化。這種應變片在受力時(shí)產(chǎn)生的阻值變化較小，一般這種應變片都組成應變電橋，并通過(guò)后續的儀表放大器進(jìn)行放大，再傳輸給處理電路（通常是A/D轉換和CPU）顯示或執行機構。在運用時(shí)，電阻的取值范圍要格外注意，阻值太小，所需的驅動(dòng)電流太大，同時(shí)不斷發(fā)熱會(huì )致使應變片的溫度過(guò)高，導致應變片的阻值變化太大，輸出零點(diǎn)漂移明顯，調零電路過(guò)于復雜。而電阻太大，阻抗太高，抗外界的電磁干擾能力就會(huì )降低?！?/p>

       2.2擴散硅壓力變送器　　

       （1）基本概述。擴散硅壓力變送器的壓力檢測元件采用進(jìn)口擴散硅或者陶瓷芯體，傳感器信號經(jīng)高性能電子放大器轉換成0-10mA或4-20mA統一輸出信號。這種壓力變送器可替代傳統的遠傳壓力表、霍爾元件、差動(dòng)變送器，并具有DDZ-Ⅱ及DDZ-Ⅲ型變送器性能。擴散硅壓力變送器具有強大的使用性能，不但能與各種型號的動(dòng)圈式指示儀、數字壓力表、電子電位差計配套使用，也能與各種自動(dòng)調節系統或計算機系統配套使用。

       （2）工作原理。

       當介質(zhì)的壓力信號作用于傳感器時(shí)，壓力傳感器就將壓力信號轉換成電信號，經(jīng)差分放大和輸出放大器放大，最后經(jīng)V/A電壓電流轉換成與被測介質(zhì)的液位壓力成線(xiàn)性對應關(guān)系的4-20mA標準電流輸出信號。

       2.3陶瓷壓力變送器　

       （1）基本概述。

陶瓷材料的高彈性、抗腐蝕、抗磨損、抗沖擊和振動(dòng)是被大家公認的。陶瓷的工作溫度范圍位于-40～135℃之間，具有測量的高精度、高穩定性。電氣絕緣程度>2kV，不僅輸出信號強，而且能夠保持長(cháng)期的穩定性能。這樣的高特性、低價(jià)格優(yōu)勢，將促使陶瓷傳感器將成為以后的發(fā)展方向。

       （2）工作原理。

抗腐蝕的陶瓷壓力變送器的壓力直接作用在陶瓷膜片的前表面，使陶瓷膜片產(chǎn)生微小的形變，厚膜電阻印刷在其背面連接成一個(gè)惠斯通電橋。壓敏電阻的壓阻效應能夠使電橋產(chǎn)生一個(gè)與壓力成正比的高度線(xiàn)性、與激勵電壓也成正比的電壓信號，2.0/3.0/3.3mV/V的標準信號是根據壓力量程的不同來(lái)標定的，可以和應變式傳感器相兼容。傳感器通過(guò)激光標定，具有很高的溫度穩定性和時(shí)間穩定性，傳感器自帶溫度補償0～70℃，并可以和絕大多數介質(zhì)直接接觸?！　?/p>

       3. 壓力變送器工作時(shí)的注意事項　　

        （1）變送器上切勿使用高于36V的電壓，容易導致?lián)p壞。（2）變送器切勿用硬物碰觸膜片，會(huì )損壞隔膜片。（3）被測介質(zhì)不能結冰，否則傳感器元件隔離膜片容易損傷，導致變送器破壞。（4）在測量蒸汽或其他高溫介質(zhì)時(shí)，其溫度不應超過(guò)變送器使用時(shí)的極限溫度，否則必須使用散熱裝置。（5）在測量蒸汽或其他高溫介質(zhì)時(shí)，為使變送器和管道連在一起，應使用散熱管，并使用管道上的壓力傳至變壓器。當被測介質(zhì)為水蒸氣時(shí)，散熱管中要注入適量的水，以防過(guò)熱蒸汽直接與變送器接觸，致使損壞傳感器。（6）在壓力傳輸過(guò)程中，應注意幾點(diǎn)：變送器與散熱管連接處不可漏氣；在打開(kāi)閥門(mén)時(shí)要小心，以免被測介質(zhì)直接沖擊、損壞傳感器膜片；必須保持管路暢通，避免管道中的沉積物彈出并損壞傳感器膜片。