1. 压力变送器的作用
压力变送器是一种用于测量流体(气体或液体)压力并将其转换为**标准电信号(如4-20mA、0-10V或数字信号)**的传感器设备，主要应用于工业自动化控制系统中。其核心作用包括：
实时监测压力：检测管道、容器或设备的压力变化。
信号转换与传输：将压力值转换为可远程传输的电信号，便于PLC、DCS或SCADA系统处理。
过程控制：参与闭环控制(如调节泵、阀门的动作)，确保系统稳定运行。
安全保护：超压或低压时触发报警或停机，防止设备损坏或事故发生。
典型应用场景：
石油化工(管道压力监测)
电力行业(锅炉压力控制)
水处理(泵站压力调节)
HVAC(暖通空调系统)
航空航天(燃油系统压力监测)
2. 压力变送器的工作原理
压力变送器的核心是通过传感器元件感知压力，再通过信号处理电路将其转换为标准输出信号。具体流程如下：
(1)压力传感阶段
敏感元件：
常见的有应变片、压阻式(MEMS)、电容式、压电式等。
应变片式：金属或半导体应变片受压后电阻变化(惠斯通电桥原理)。
压阻式(MEMS)：硅晶片受压后电阻率变化(高精度，小型化)。
电容式：压力导致电容极板间距变化，电容值改变。
压电式：某些晶体(如石英)受压产生电荷(适用于动态压力测量)。
过程连接：
压力通过隔离膜片(如316L不锈钢)传递到传感元件，膜片可防止介质腐蚀传感器(适用于高温、腐蚀性环境)。
(2)信号转换与处理
信号放大与补偿：
传感器输出的微弱信号(mV级)经放大器放大，并通过温度补偿电路消除环境温度影响。
模数转换(ADC)：
部分智能变送器将模拟信号转换为数字信号，便于微处理器处理。
输出标准化：
终转换为工业标准信号，如：
4-20mA(抗干扰强，远距离传输)
0-10V(短距离模拟信号)
HART/RS485/Modbus(数字通信协议，支持远程配置)。
3. 关键类型对比
| 类型 | 原理 | 优点 | 缺点 | 适用场景 |
|---|---|---|---|---|
| 压阻式 | 硅晶片电阻变化 | 高精度、响应快 | 温度敏感性高 | 工业通用、微压测量 |
| 电容式 | 极板间距变化 | 稳定性好、耐过压 | 成本较高 | 高精度、腐蚀性介质 |
| 应变片式 | 金属应变片形变 | 结构简单、抗冲击 | 长期漂移较大 | 重型机械、液压系统 |
| 压电式 | 晶体电荷效应 | 高频响应、耐高温 | 仅限动态压力 | 爆炸冲击、发动机测试 |
4. 选型要点
测量范围：选择量程(如0-10MPa)覆盖实际压力波动。
精度等级：常见0.1%、0.5%(高精度需校准)。
介质兼容性：膜片材质(如哈氏合金抗腐蚀)。
输出信号：4-20mA(模拟)、HART/Profibus(数字)。
防爆要求：易燃环境需选Ex d/IIC T6等认证。
环境防护：IP65/IP67(防尘防水)。
