压力变送器基本原理图解

压力变送器是工业生产中常用的测量仪表，用于将被测压力参数转换为标准电信号输出，以供显示、控制或远传。其工作原理看似简单，但内部结构却蕴含着精密的机械和电子技术。本文将以图解的方式，深入浅出地介绍压力变送器的基本原理，帮助读者更好地理解和应用这一重要仪表。

1. 压力变送器的构成

压力变送器通常由压力敏感元件、信号调理电路和输出电路三部分组成，如下图所示：

压力敏感元件：

这是压力变送器的核心部件，用于感知被测压力并将其转换为相应的物理量变化，常见的有膜片、膜盒、波纹管等。不同的压力敏感元件适用于不同的压力范围和测量精度。

信号调理电路：

这一部分负责将压力敏感元件输出的微弱信号进行放大、滤波、温度补偿等处理，使其成为可被输出电路识别的电信号。

输出电路：

输出电路将信号调理后的电信号转换为标准的电流或电压信号输出，如4-20mA、0-10V等，以便与后续的显示仪表、控制系统或数据采集设备连接。

2. 压力变送器的工作原理

压力变送器的工作原理可简单概括为：被测压力作用于压力敏感元件，使其产生形变或位移，该变化量被转换为相应的电信号，经过信号调理电路处理后，**终由输出电路以标准信号输出。

以下以常用的膜片式压力变送器为例，详细说明其工作原理：

压力感知： 被测压力P通过隔离膜片和填充液传递至传感器芯片的膜片上。 膜片形变： 传感器芯片的膜片在压力P的作用下发生微小形变。 电阻变化： 膜片的形变导致其上的扩散电阻应变片发生电阻变化，该变化与压力P成正比。 电桥测量： 传感器芯片通常采用惠斯通电桥结构，通过测量电桥输出电压的变化即可得知压力P的大小。 信号调理： 电桥输出的电压信号非常微弱，需要经过放大、滤波、温度补偿等处理，才能被输出电路识别。 信号输出： 经过信号调理后的电信号被转换为标准的电流或电压信号输出，如4-20mA、0-10V等。

3. 不同类型压力变送器的特点

除了上述的膜片式压力变送器外，还有其他类型的压力变送器，如陶瓷电容式、压阻式、谐振式等，它们的工作原理和特点各不相同，适用于不同的应用场景。

陶瓷电容式压力变送器： 采用陶瓷材料作为压力敏感元件，具有精度高、稳定性好、抗过载能力强等优点，但价格相对较高。 压阻式压力变送器： 利用半导体材料的压阻效应进行压力测量，结构简单、成本低廉，但精度和稳定性相对较差。 谐振式压力变送器: 基于谐振频率随压力的变化进行测量，具有**、高稳定性、抗干扰能力强等特点，但价格昂贵。

4. 压力变送器的应用

压力变送器**应用于石油、化工、电力、冶金、机械、航空航天等众多领域，例如：

过程控制： 监测和控制管道、容器、反应釜等设备内的压力，保证生产过程的安全和稳定。 液位测量： 利用静压原理，测量液体容器的液位高度。 流量测量： 配合差压流量计，间接测量管道内的流体流量。 气体压力测量： 监测和控制压缩空气、天然气等气体的压力。

5. 结论

压力变送器作为一种重要的测量仪表，其基本原理并不复杂，但其内部结构和工作过程却蕴含着精密的机械和电子技术。了解不同类型压力变送器的特点和适用场景，有助于我们更好地选择和使用这一重要仪表，为工业生产的安全、高效运行提供保障。