压力变送器作为精密测量利器,已经被广泛运用于各行业,特别是工业生产的关键环节。市场上美、德、日等国占据主导地位,对我国发展构成潜在制约。因此,研发并生产自主知识产权的高稳定性和高精度压力变送器至关重要。

1、压力变送器概述
传感器输出信号多样化,需借助电路转成标准信号。压力变送器即在此基础上,将液体压力信号转为标准信号,其中绝压变送器、表压变送器和差压变送器是常见类型。绝压变送器适用于大气压影响较小的环境,如真空精馏塔;表压变送器以大气压代替绝对真空,适用范围更广;差压变送器则用于测量压力差。

1.1 压力变送器主体结构
目前主流压力变送器主要由传感器、测量膜盒和接口与处理电路三部分组成。压力传感器与测温传感器共同封装于测量膜盒顶部,由两片密封法兰夹持形成测量部分,将现场压力信号转为电信号。电子线路板、液晶显示屏、接线端子构成接口与处理电路,负责放大传感器输出信号、模数转换、实时显示数据以及输出标准信号。

1.2 压力变送器分类
按测量原理可分为电容式压力变送器、谐振式压力变送器以及单晶硅压力变送器等。
①电容式压力变送器
其工作原理为流体压差通过介质传递至内部金属电容极板,引发极板变形,从而改变电容量,经电路处理后得到压力信号。例如,美国艾默生公司的罗斯蒙特1151系列产品,经过国内仪表制造商的研究和探索,准确度等级已从0.5级提升至0.1级。

②谐振式压力变送器
其原理为扩散硅薄膜在压差作用下产生形变,导致内部谐振梁频率变化;流体压差传递至内部单晶硅谐振梁,产生相应频率信号;经电路处理后得到压力信号。

③单晶硅压力变送器
其主体结构为惠斯通电桥,外部压差通过介质传递至内部电桥,因压阻效应,电桥产生随压力变化的阻值,通过电路检测电桥输出即可获得压力信号。单晶硅压力变送器具有输出灵敏度高、信号量大、回差极小及电路设计简洁可靠等优势。