文摘:在許多工業設備中，壓力變送器是控制工業過程和壓力變化的重要元件。壓力變送器用於測量液體、氣體或蒸汽的液位、密度和壓力，然後將壓力信號轉換成4 ~ 20mA DC信號輸出。壓力變送器分為電容式壓力變送器、擴散矽壓力變送器、陶瓷壓力變送器和應變式壓力變送器。
關鍵詞:壓力變送器；智能變送器；EJA發射機；羅斯蒙特壓力變送器
文本:
壹.導言
壓力變送器是與被測介質直接接觸的現場儀表，經常工作在高溫和低溫腐蝕、振動和沖擊等環境中。廣泛應用於石油、化工、電力、鋼鐵、輕工等行業的壓力測量和現場控制。
壓力變送器的發展經歷了四個階段:
(1)早期的壓力變送器都是利用大排量的原理，比如水銀浮子式差壓計，膜片式差壓變送器，都是批量生產的。這些發射機精度低，體積大。
(2)50年代有精度稍高的力平衡式差壓變送器，但反饋力小，結構復雜，可靠性、穩定性和抗振性差。
(3)70年代中期，隨著新技術、新材料、新工藝的出現，特別是電子技術的飛速發展，出現了體積小、結構簡單的位移變送器。
(4)隨著90年代科學技術的飛速發展，這些變送器具有較高的測量精度，逐漸發展的智能數字信號傳輸更有利於數據采集。
到目前為止，有不同類型的壓力變送器，如電容式變送器、擴散矽壓阻式變送器、差動電感式變送器和陶瓷電容式變送器。
二、幾種壓力變送器
1.擴散矽壓力變送器
90年代中期，美國Icsensors公司和Nova公司利用矽精細刻蝕和矽片疊加兩大前沿技術，生產出新型擴散矽壓力傳感器，研制出高精度、低重復性、耐腐蝕的擴散矽壓力變送器。從65438到0993，長沙礦業研究院開發出性價比高的SBP800壓力變送器，廣泛應用於首鋼、長嶺煉油廠等數十家大中型企業。
過程壓力通過隔離膜片和密封矽油傳遞到擴散矽膜片，參考端的大氣壓力作用在膜片的另壹端。這樣，膜片兩側的壓力差就產生了壓力場，使膜片的壹部分被壓縮，另壹部分被拉伸。在壓縮區和拉伸區分別設置兩個應變電阻來感受壓力引起的電阻變化，從而將壓力信號轉化為電信號圖。這種SBP800壓力變送器可以測量316鋼攜帶的任何液體或氣體介質。
2.電容式隔膜壓力變送器
電容式薄膜絕對壓力變送器自20世紀80年代誕生以來，已有20年的歷史。由於其精度高、耐腐蝕、耐汙染、穩定性好，是國內外公認的檢測低真空壓力的理想儀器。美國M.K.S公司是世界上電容式薄膜壓力變送器的主要制造商。至今，其年銷售額已達數億美元，涉及民用工業的各個領域，在航天工業、核工業等軍工領域發揮著獨特的作用。
這種壓力變送器是利用彈性膜片在壓力差的作用下產生壓力變化，引起電容轉換的原理制成的。它由檢測部分和轉換電路組成。檢測部分有兩個腔體，即真空腔和檢測腔。真空室為全密封結構，由質譜儀檢漏合格後長時間排氣，最後密封排氣管而成，並配有消氣劑排除殘余氣體，長時間保持高真空。固定極板位於真空腔內，並從極板引出腔外。檢測膜片放置在高真空真空室和與待檢測的低真空系統相連的檢測室之間。檢測振膜為可動板，與固定板形成平板電容，具有壹定的電容。測得的低真空壓力通過檢測孔進入檢測腔，檢測膜片發生撓曲，改變其與固定板的距離，電容值也發生變化。不同的低真空壓力值決定不同的電容值。最後，電容信號被傳輸到電路轉換部分，電路轉換部分通過對電容信號進行變換、分類和放大，輸出標準電壓或電流信號。這個標準電信號來自電容信號，它與真空壓力成正比。真空預冷試驗機采用CPCD100Z電容式薄膜壓力變送器作為真空室壓力的測量。信號通過微處理器輸出到面板上。實驗表明，該變送器響應速度快，穩定可靠，可連續使用，完全滿足試驗中壓力測量的要求。
3.陶瓷厚膜壓力變送器
陶瓷厚膜壓力變送器利用陶瓷厚膜電阻的力敏效應。利用陶瓷厚膜壓力芯片作為彈性元件，印刷燒結在陶瓷膜片上的厚膜電阻作為敏感電阻，經過精密補償技術、電阻調節技術和信號處理技術，將壓力信號直接轉換成標準電流信號，接入工業儀表或計算機控制系統，實現生產過程的自動檢測和控制。
陶瓷厚膜壓力變送器主要由陶瓷厚膜壓力傳感器和微處理器組成。該傳感器用於測量壓力變化。當壓力作用在傳感器上時，傳感器的電阻值發生變化，被傳感器芯片上的橋式電路檢測到，並由A/D轉換器轉換成數字信號，送到微處理器。微處理器是信號處理的核心部件，具有線性運算、校正、故障診斷和通信等功能。傳感器數據存儲器可以存儲校正系數，微處理器利用存儲器中的數據信息，經過計算和處理，產生具有優良特性的高精度輸出。這種變送器在生產過程中可以直接向陶瓷膜片引入包括腐蝕性和非腐蝕性氣體和液體在內的各種介質，不需要復雜的隔離技術，因此價格低廉。壓力變送器的彈性體采用物理化學性能極其穩定的高鋁瓷，長期工作無蠕變和塑性變形，線性度和遲滯性能明顯優於其他類型的壓力變送器。
4.陶瓷電容式壓力變送器
陶瓷電容壓力變送器采用幹式陶瓷電容傳感器，無中間液體，技術性能高。市場上的主要產品是德國E+H公司和美國Kavlico公司的產品。90年代中期，哈工大利用美國Kavlico公司的陶瓷電容傳感器生產出PTM120壓力變送器。其性能穩定，測試數據準確。廣泛應用於石油、化工、電力、鋼鐵、輕工等行業的壓力測量和現場控制。
陶瓷電容式壓力變送器的工作原理不同於其他電容式變送器。介質壓力直接作用在陶瓷膜片上，使測量膜片產生位移。膜片位移引起的電容變化與輸入壓力有壹定的線性關系，由電子元件檢測、放大並輸出。
三、智能壓力變送器
20世紀90年代，現場總線技術迅速崛起，工業過程控制系統逐漸向雙向通信、智能儀表控制的現場總線控制系統發展。因此，新壹代智能壓力變送器應運而生。它們的主要特點如下。
(1)非線性、溫度誤差、響應時間、噪聲和交叉感應等自補償功能。
(2)自診斷功能，如開機自檢，可實現工作時的操作檢查。
(3)微處理器與基本傳感器之間的雙向通訊功能構成了壹個閉環工作系統。
(4)信息存儲和記憶功能。
(5)數字輸出。
基於以上功能，提高了智能壓力變送器的精度、穩定性、重復性和可靠性。其雙向通訊能力實現了電腦軟件控制和遠程設定範圍。
智能壓力變送器主要分為兩種:帶HART協議的和帶482或RS232接口的。HART協議智能壓力變送器是在模擬信號上疊加壹個特殊的頻率信號，同時實現模擬和數字通信。帶RS232或485口的智能壓力變送器，內部將模擬信號轉換成A/D，模擬信號經微處理器運算後由d/a輸出，RS232接口是異步通信協議接口，兼容多種通信協議。因此，後者被廣泛使用。
四。壓力變送器的代表產品
(1)EJA變送器
制品技術規格
應用類型、型號、隔膜範圍(KPa)和最大工作壓力(MPa)
差壓和液位EJA的常規安裝110al 0.5-103.5
l(液體接觸材料代碼為“S”)0.5-10 16
M 1-100 16
H 5-500 16
v 0.14-14兆帕16
特點:
靜壓的影響忽略不計。
當施加靜壓(工作壓力)時，兩個形狀、尺寸、材料完全相同的諧振梁的變形是相同的，所以頻率變化也是相同的，這樣偏差就自動清零了(公式和圖形類似於溫度效應)。
出色的單向過壓特性
受液膜片和囊體采用獨創的波紋加工技術，當外界壓力增大到壹定值時，受液膜片可以完全與囊體接觸，矽油傳遞給傳感器的壓力不會隨著外力的增大而增大，從而達到對傳感器的保護作用。
靈活安裝
可直接安裝，無需支架；
常規使用，不需要三個閥組。
綜合評價:
利用微電子加工技術(MEMS)在單晶矽片表面的中心和邊緣制作兩個形狀、尺寸、材料完全相同的H形諧振梁，諧振梁在自激振蕩電路中高頻振蕩(如圖1所示)。當單晶矽片上下表面的壓力不相等時，就會發生形變，導致中心諧振梁的頻率因壓縮力而降低，邊緣諧振的頻率因拉伸力而升高(如圖2所示)。
兩個頻率的差信號直接送到CPU進行數據處理，然後(1)通過D/A轉換成4-20mA輸出信號，通訊時疊加Brain或Hart的數字信號。(2)符合現場總線基金會TM標準的數字信號的直接輸出。
(2)羅斯蒙特壓力變送器
壹、產品概述:
羅斯蒙特的3051C壓力變送器為壓力測量技術樹立了新的標準。它具有無與倫比的操作性能、靈活的CoPlanarTM平臺，並且可以升級。新型3051C壓力變送器的性能指標保證了不同工況下的精度和穩定性。
工作原理:工作時，高低壓側的隔離膜片和填充液將過程壓力傳遞給填充液，然後填充液將壓力傳遞給傳感器中心的傳感膜片。傳感膜片是壹個拉伸的彈性元件，其位移隨壓力而變化(對於GP表壓變送器，大氣壓力與施加在傳感膜片低壓側的壓力相同)。AP絕對壓力變送器，低壓側始終保持壹個參考壓力。傳感膜片的最大位移為0.004英寸(0.1 mm)，位移與壓力成正比。兩側的電容板檢測傳感膜片的位置。傳感膜片和電容極板之間的電容差被轉換成相應的電流、電壓或數字HART(高速可尋址遠程變送器數據高速通道)輸出信號。
3051變送器的應用
新型號3051C的性能指標保證了不同工況下的精度和穩定性。靈活的CoPlanarTM平臺設計不僅能為您當前的應用需求提供最佳解決方案，還能通過PlantWeb工廠控制網絡和現場總線技術完全滿足您未來的技術需求。
二、技術參數:
整體表現:0.15%
精確度:0.075%
差壓:校準範圍從0.5英寸水柱到2000磅/平方英寸。
表壓:校準範圍從2.5英寸水柱到2000磅/平方英寸。
絕對壓力:校準範圍從0.167psia到4000psia。
過程隔離隔膜:不銹鋼、哈氏合金CR、蒙乃爾合金R、鉭(僅CD、CG)和鍍金蒙乃爾合金。
設計緊湊，堅固輕便，易於安裝。
五、壓力變送器的發展趨勢
現在世界各國對壓力變送器的研究領域非常廣泛，幾乎滲透到所有行業，但總結起來有以下趨勢:
(1)智能化由於集成的出現，可以在集成電路中加入壹些微處理器，使變送器具有自動補償、通信、自診斷和邏輯判斷的功能。
(2)集成壓力變送器越來越多地與其他測量變送器集成在壹起，形成壹個測量和控制系統。集成系統可以提高過程控制和工廠自動化的運行速度和效率。
(3)小型化目前，市場上對小型壓力變送器的需求越來越大。這種小型壓力變送器可以在極其惡劣的環境中工作，並且幾乎不需要維護，對周圍環境的影響也很小。它可以放置在人體的各種重要器官中，在不影響人們正常生活的情況下采集數據。比如美國Entran公司生產的量程為2 ~ 500 psi的發射器，直徑只有1.27mm，可以放置在人體血管內，不會對血液循環產生很大影響。
(4)標準化變送器的設計和制造已形成壹定的行業標準。如ISO國際質量體系；美國ANSI和ASTM標準，俄羅斯ггOCT和日本J IS標準。
(5)粗放式壓力變送器的另壹個發展趨勢是從機械工業向其他領域擴展，如汽車零部件、醫療儀器和能源與環境控制系統。