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壓力變送器工作原理是什么?

2025-5-13 閱讀(182)

壓力變送器是一種將壓力信號轉換為標準電信號的傳感器設備,廣泛應用于工業過程控制中。其工作原理可歸納如下:

1. 核心工作原理

壓力變送器通過敏感元件(如膜片、應變片或電容極板)感知被測介質的壓力,并將其轉換為可測量的電信號(如4-20mA、0-10V或數字信號)。關鍵步驟包括:

壓力感知:介質壓力作用于敏感元件,產生微小形變或位移。

信號轉換:通過物理效應(如壓阻、電容或壓電效應)將形變轉換為電參數變化(如電阻、電容或電荷)。

信號處理:內置電路對原始信號進行放大、線性化和溫度補償,輸出標準化信號。

2. 主要技術類型及原理

(1) 壓阻式壓力變送器

原理:利用半導體或金屬應變片的壓阻效應。當壓力作用時,應變片電阻值發生變化,通過惠斯通電橋轉換為電壓信號。

特點:靈敏度高,但需溫度補償。

(2) 電容式壓力變送器

原理:壓力使膜片(可動電極)與固定電極間的距離改變,導致電容值變化,通過振蕩電路轉換為電信號。

特點:抗干擾強,適用于低壓或微壓測量。

(3) 壓電式壓力變送器

原理:利用壓電材料(如石英)在壓力下產生電荷的特性,直接輸出電信號。

特點:動態壓力測量適用,但無法測靜態壓力。

(4) 諧振式壓力變送器

原理:壓力改變諧振元件的固有頻率,通過頻率檢測反推壓力值。

特點:精度高,應用高。

3. 信號處理與輸出

放大與補償:原始信號經放大器調理,并通過溫度補償電路消除環境影響。

AD轉換(數字變送器):模擬信號轉換為數字信號(如HART、Profibus協議)。

輸出:最終輸出標準信號(如4-20mA電流信號),便于遠程傳輸至PLC或DCS系統。

4. 關鍵性能參數

量程:可測量的壓力范圍(如0-1MPa)。

精度:通常為±0.1%~±0.5%FS(滿量程)。

介質兼容性:膜片材質需適應腐蝕性、高溫等工況。

長期穩定性:受溫度漂移、老化等因素影響。

5. 典型應用場景

工業過程控制:管道/容器壓力監測。

流體系統:流量、液位間接測量(通過壓力推算)。

安全系統:超壓報警或聯鎖保護。




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