關(guān)鍵詞：?壓力變送器?單晶硅壓力變送器??傳感器 趨勢(shì)

壓力變送器在未來(lái)發(fā)展中上升非常快，應(yīng)用領(lǐng)域涉及眾多，中科博微致力發(fā)展新的技術(shù)新的產(chǎn)品，讓變送器更加智能化、現(xiàn)代化、數(shù)字化。

壓力變送器主要用于工業(yè)過(guò)程自動(dòng)化控制中的壓力、流量、液位、真空度、密度等參數(shù)的測(cè)量，廣泛應(yīng)用于冶金、電力、化工、煤化工、核電、建材、船舶、機(jī)械制造、垃圾處理、高速公路、城市供熱、軍工、醫(yī)藥、食品等各個(gè)行業(yè)。

壓力變送器是一種將檢測(cè)到的壓力轉(zhuǎn)換為與壓力成正比的電信號(hào)，再經(jīng)過(guò)放大、輸出標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，為控制系統(tǒng)、二次儀表提供顯示、記錄、調(diào)節(jié)、測(cè)量、通訊等信號(hào)的設(shè)備。壓力變送器的核心是壓力傳感器和信號(hào)處理電路兩部分。

隨著計(jì)算機(jī)、電子技術(shù)的發(fā)展，壓力變送器在技術(shù)、功能、性能上得到了快速提升，也促進(jìn)了工業(yè)自動(dòng)化水平的發(fā)展與應(yīng)用。

變送器技術(shù)是現(xiàn)代測(cè)量和自動(dòng)化系統(tǒng)的重要技術(shù)之一,從宇宙開(kāi)發(fā)到海底探秘,從生產(chǎn)的過(guò)程控制到現(xiàn)代文明生活,幾乎每一項(xiàng)技術(shù)都離不開(kāi)變送器,因此,許多國(guó)家對(duì)變送器技術(shù)的發(fā)展十分重視,如日本把變送器技術(shù)列為六大核心技術(shù)(計(jì)算機(jī)、通信、激光、半導(dǎo)體、超導(dǎo)體和變送器) 之一。在各類(lèi)變送器中壓力變送器具有體積小、重量輕、靈敏度高、穩(wěn)定可靠、成本低、便于集成化的優(yōu)點(diǎn),可廣泛用于壓力、高度、加速度、液體的流量、流速、液位、壓強(qiáng)的測(cè)量與控制。除此以外,還廣泛應(yīng)用于水利、地質(zhì)、氣象、化工、醫(yī)療衛(wèi)生等方面。由于該技術(shù)是平面工藝與立體加工相結(jié)合,又便于集成化,所以可用來(lái)制成血壓計(jì)、風(fēng)速計(jì)、水速計(jì)、壓力表、電子稱(chēng)以及自動(dòng)報(bào)警裝置等。壓力變送器已成為各類(lèi)變送器中技術(shù)最成熟、性能最穩(wěn)定、性?xún)r(jià)比最高的一類(lèi)變送器。因此對(duì)于從事現(xiàn)代測(cè)量與自動(dòng)控制專(zhuān)業(yè)的技術(shù)人員必須了解和熟識(shí)國(guó)內(nèi)外壓力變送器的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)。

壓力變送器的技術(shù)現(xiàn)狀

經(jīng)過(guò)多年的建設(shè)與發(fā)展，我國(guó)儀器儀表已經(jīng)初步形成產(chǎn)品門(mén)類(lèi)品種比較齊全，具有一定生產(chǎn)規(guī)模和開(kāi)發(fā)能力的產(chǎn)業(yè)體系，我國(guó)儀器儀表發(fā)展很快，形勢(shì)很好，很多三資企業(yè)和民營(yíng)企業(yè)都得以迅速發(fā)展和崛起，如今已經(jīng)成為儀器儀表產(chǎn)業(yè)的主體。另外國(guó)家支持，推動(dòng)功能新材料的產(chǎn)業(yè)發(fā)展，產(chǎn)業(yè)布局由低級(jí)向高級(jí)階段發(fā)展的整體戰(zhàn)略布局也漸漸浮現(xiàn)。

雖然我國(guó)儀器儀表產(chǎn)業(yè)有了較大的發(fā)展，但還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足國(guó)民經(jīng)濟(jì)、科學(xué)研究、國(guó)防建設(shè)以及社會(huì)發(fā)展等各個(gè)方面日益增長(zhǎng)的迫切需求。我國(guó)儀器儀表產(chǎn)品大部分屬于中低端產(chǎn)品，高精度變送器幾乎全部依賴(lài)進(jìn)口。我國(guó)儀器儀表落后于國(guó)際先進(jìn)水平，差距是全方位的，包括產(chǎn)品技術(shù)方面的差距和企業(yè)綜合實(shí)力上的差距。主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1）基礎(chǔ)材料研究，未列入國(guó)家層面的研究項(xiàng)目。

2）標(biāo)準(zhǔn)化工作差距大。

3）技術(shù)差距：見(jiàn)表1。

4）產(chǎn)業(yè)水平差距：中小企業(yè)占多數(shù)，制造技術(shù)水平不高。

壓力變送器的發(fā)展歷程?
現(xiàn)代壓力變送器以半導(dǎo)體變送器的發(fā)明為標(biāo)志,而半導(dǎo)體變送器的發(fā)展可以分為四個(gè)階段:
(1) 發(fā)明階段(1945 – 1960 年) :這個(gè)階段主要是以1947 年雙極性晶體管的發(fā)明為標(biāo)志。此后,半導(dǎo)體材料的這一特性得到較廣泛應(yīng)用。史密斯(C.S. Smith) 與1945 發(fā)現(xiàn)了硅與鍺的壓阻效應(yīng)[2 ] ,即當(dāng)有外力作用于半導(dǎo)體材料時(shí),其電阻將明顯發(fā)生變化。依據(jù)此原理制成的壓力變送器是把應(yīng)變電阻片粘在金屬薄膜上,即將力信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)進(jìn)行測(cè)量。此階段最小尺寸大約為1cm。
(2) 技術(shù)發(fā)展階段(1960 – 1970 年) :隨著擴(kuò)散硅技術(shù)的發(fā)展,技術(shù)人員在硅的(001) 或(110) 晶面選擇合適的晶向直接把應(yīng)變電阻擴(kuò)散在晶面上,然后在背面加工成凹形,形成較薄的硅彈性膜片,稱(chēng)為硅杯。這種形式的硅杯變送器具有體積小、重量輕、靈敏度高、穩(wěn)定性好、成本低、便于集成化的優(yōu)點(diǎn),實(shí)現(xiàn)了金屬- 硅共晶體,為商業(yè)化發(fā)展提供了可能。
(3) 商業(yè)化集成加工階段(1970 – 1980 年) :在硅杯擴(kuò)散理論的基礎(chǔ)上應(yīng)用了硅的各向異性的腐蝕技術(shù),擴(kuò)散硅變送器其加工工藝以硅的各項(xiàng)異性腐蝕技術(shù)為主,發(fā)展成為可以自動(dòng)控制硅膜厚度的硅各向異性加工技術(shù) ,主要有V 形槽法、濃硼自動(dòng)中止法、陽(yáng)極氧化法自動(dòng)中止法和微機(jī)控制自動(dòng)中止法。由于可以在多個(gè)表面同時(shí)進(jìn)行腐蝕,數(shù)千個(gè)硅壓力膜可以同時(shí)生產(chǎn),實(shí)現(xiàn)了集成化的工廠(chǎng)加工模式,成本進(jìn)一步降低。
(4) 微機(jī)械加工階段(1980 年- 今) :上世紀(jì)末出現(xiàn)的納米技術(shù),使得微機(jī)械加工工藝成為可能。
通過(guò)微機(jī)械加工工藝可以由計(jì)算機(jī)控制加工出結(jié)構(gòu)型的壓力變送器,其線(xiàn)度可以控制在微米級(jí)范圍內(nèi)。利用這一技術(shù)可以加工、蝕刻微米級(jí)的溝、條、膜,使得壓力變送器進(jìn)入了微米階段。
2 壓力變送器國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
從世界范圍看壓力變送器的發(fā)展動(dòng)向主要有以下幾個(gè)方向。

壓力表的分類(lèi)

既然自然界以及現(xiàn)代社會(huì)有壓力存在，我們就需要對(duì)壓力進(jìn)行測(cè)量。而壓力表就是一種用于測(cè)量壓力的儀表。

壓力表按其測(cè)量精確度，可分為精密壓力表、一般壓力表。精密壓力表的測(cè)量精確度等級(jí)分別為0.1、0.16、0.25、0.4級(jí)；一般壓力表的測(cè)量精確度等級(jí)分別為1.0、1.6、2.5、4.0級(jí)。

壓力表按其指示壓力的基準(zhǔn)不同，分為一般壓力表、絕對(duì)壓力表、差壓表。一般壓力表以大氣壓力為基準(zhǔn)；絕壓表以絕對(duì)壓力零位為基準(zhǔn)；差壓表測(cè)量?jī)蓚€(gè)被測(cè)壓力之差。

壓力表按其測(cè)量范圍，分為真空表、壓力真空表、微壓表、低壓表、中壓表及高壓表。真空表用于測(cè)量小于大氣壓力的壓力值；壓力真空表用于測(cè)量小于和大于大氣壓力的壓力值；微壓表用于測(cè)量小于60000 Pa的壓力值；低壓表用于測(cè)量0~6MPa壓力值；中壓表用于測(cè)量10~60MPa壓力值；高壓表用于測(cè)量100MPa以上壓力值。

壓力變送器是工業(yè)實(shí)踐中最為常用的一種壓力測(cè)量?jī)x器，其廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)自控環(huán)境，涉及水利水電、鐵路交通、智能建筑、生產(chǎn)自控、航空航天、軍工、石化、油井、電力、船舶、機(jī)床、管道等眾多行業(yè)。

壓力變送器的組成和測(cè)量原理

作為一個(gè)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的測(cè)量?jī)x表，圖1-2-1是壓力變送器有一個(gè)基本的工作框圖：壓力傳感器檢測(cè)到壓力后，輸出一個(gè)電信號(hào)，這個(gè)信號(hào)可以是電壓，也可以是頻率或脈沖。信號(hào)處理電路會(huì)把這個(gè)信號(hào)放大或者整形，若是智能變送器會(huì)把這個(gè)信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，進(jìn)行非線(xiàn)性及溫度的補(bǔ)償，然后再轉(zhuǎn)換為模擬量，送給變送輸出部分，變成4～20mA電流信號(hào)。若是非智能變送器，則直接把模擬的電信號(hào)送變送輸出。一般的變送器均為2線(xiàn)制儀表，即供電和測(cè)量信號(hào)的輸出使用相同的2根導(dǎo)線(xiàn)。

光纖壓力變送器

這是一類(lèi)研究成果較多的變送器,但投入實(shí)際領(lǐng)域的并不是太多。它的工作原理是利用敏感元件受壓力作用時(shí)的形變與反射光強(qiáng)度相關(guān)的特性,由硅框和金鉻薄膜組成的膜片結(jié)構(gòu)中間夾了一個(gè)硅光纖擋板,在有壓力的情況下,光線(xiàn)通過(guò)擋板的過(guò)程中會(huì)發(fā)生強(qiáng)度的改變,通過(guò)檢測(cè)這個(gè)微小的改變量,我們就能測(cè)得壓力的大小。這種敏感元件已被應(yīng)用與臨床醫(yī)學(xué),用來(lái)測(cè)擴(kuò)張冠狀動(dòng)脈導(dǎo)管氣球內(nèi)的壓力。可預(yù)見(jiàn)這種壓力變送器在顯微外科方面一定會(huì)有良好的發(fā)展前景。同時(shí),在加工與健康保健方面,光纖變送器也在快速發(fā)展。
電容式真空壓力變送器
某公司電容式壓力變送器是由一塊基片和厚度為0. 8～2. 8mm的氧化鋁(Al2O3) 構(gòu)成,其間用一個(gè)自熔焊接圓環(huán)釬焊在一起。該環(huán)具有隔離作用,不需要溫度補(bǔ)償,可以保持長(zhǎng)期測(cè)量的可靠性和持久的精度。測(cè)量方法采用電容原理,基片上一電容CP 位于位移最大的膜片的中央,而另一參考電容CR 位于膜片的邊緣,由于邊緣很難產(chǎn)生位移,電容值不發(fā)生變化,CP 的變化則與施加的壓力變化有關(guān),膜片的位移和壓力之間的關(guān)系是線(xiàn)性的。遇到過(guò)載時(shí),膜片貼在基片上不會(huì)被破壞,無(wú)負(fù)載時(shí)會(huì)立刻返回原位無(wú)任何滯后,過(guò)載量可以達(dá)到100 %,即使是破壞也不會(huì)泄漏任何污染介質(zhì)。因此具有廣泛的應(yīng)用前景。
硅微機(jī)械加工變送器
在微機(jī)械加工技術(shù)逐漸完善的今天,硅微機(jī)械變送器在汽車(chē)工業(yè)中的應(yīng)用越來(lái)越多。而隨著微機(jī)械變送器的體積越來(lái)越小,線(xiàn)度可以達(dá)到1～2mm ,可以放置在人體的重要器官中進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集。Hachol ,Andrzej ;dziuban ,Jan Bochenek 報(bào)導(dǎo)了一種可以用于測(cè)量眼球的眼壓計(jì),其膜片直徑為1mm。在內(nèi)眼壓為60mmHg 時(shí),靜態(tài)輸出為40mV ,靈敏度系數(shù)比較高。
耐高溫壓力變送器?
新型半導(dǎo)體材料碳化硅(SiC) 的出現(xiàn)使得單晶體的高溫變送器的制作成為可能。Rober. S. Okojie報(bào)導(dǎo)了一種運(yùn)行試驗(yàn)達(dá)500 ℃的α(6H) SiC 壓力變送器. 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,在輸入電壓為5V ,被測(cè)壓力為6. 9MPa 的條件下,23500 ℃時(shí)的滿(mǎn)量程輸出為44. 66～20. 03mV ,滿(mǎn)量程線(xiàn)度為20. 17 % ,遲滯為0. 17 %。在500 ℃條件下運(yùn)行10h ,性能基本不變,在100 ℃和500 ℃兩點(diǎn)的應(yīng)變溫度系數(shù)( TCGF) , 分別為20. 19 %/ ℃和- 0. 11 %/ ℃。這種變送器的主要優(yōu)點(diǎn)是PN 結(jié)泄漏電流很小,沒(méi)有熱匹配問(wèn)題以及升溫不產(chǎn)生塑性變型,可以批量加工。Ziermann ,Rene 報(bào)導(dǎo)了使用單晶體n 型β- SiC 材料制成壓力變送器,這種壓力變送器工作溫度可達(dá)573K,耐輻射。在室溫下,此壓力變送器的靈敏度為20. 2muV/ VKPa。

Madshen智能單晶硅高穩(wěn)定型壓力變送器采用美國(guó)、德國(guó)先進(jìn)的MEMS技術(shù)制成的單晶硅傳感器芯片、全球獨(dú)創(chuàng)的單晶硅懸浮式設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了國(guó)際領(lǐng)先的高準(zhǔn)確度、超高過(guò) 壓性能優(yōu)異的穩(wěn)定性。內(nèi)嵌德國(guó)信號(hào)處理模塊，實(shí)現(xiàn)靜壓與溫度補(bǔ)償?shù)耐昝澜Y(jié)合，可在大范圍內(nèi)的靜壓和溫度變化下提供極 高的測(cè)量精度和長(zhǎng)期穩(wěn)定性。同時(shí)具備極強(qiáng)的抗電磁干擾能力，足以應(yīng)對(duì)最為苛刻的工業(yè)環(huán)境應(yīng)用。中國(guó)工業(yè)自動(dòng)化壓力變送器的發(fā)展，是從西儀引進(jìn)羅斯蒙特的金屬電容模擬型壓力變送器到國(guó)內(nèi)廠(chǎng)商競(jìng)相模仿并推出小型化數(shù)字金屬電容壓力變送器，再到現(xiàn)在全球發(fā)展動(dòng)向的單晶硅技術(shù)壓力變送器，從滿(mǎn)足最基本流程工業(yè)自動(dòng)化（DCS、PLC）常規(guī)、防爆、本安單晶硅壓力變送器到SIS安全儀表系統(tǒng)功能安全單晶硅壓力變送器，還有與藥品食品安全相關(guān)的無(wú)菌級(jí)衛(wèi)生型單晶硅壓力變送器，麥德勝M(fèi)adshen是想成為全球?qū)I(yè)、領(lǐng)先的單晶硅智能壓力變送器知名品牌，隨著中國(guó)制造2025智能制造趨勢(shì)發(fā)展，單晶硅技術(shù)壓力變送器正借助于中國(guó)智能智造的東風(fēng)，全力以赴抓住智能制造的歷史機(jī)遇超越自我，努力成為全球知名品牌之一。

多維力變送器?
六維力變送器的研究和應(yīng)用是多維力變送器研究的熱點(diǎn),現(xiàn)在國(guó)際上只有美、日等少數(shù)國(guó)家可以生產(chǎn)。在我國(guó)北京理工大學(xué)在跟蹤國(guó)外發(fā)展的基礎(chǔ)上,又開(kāi)創(chuàng)性的研制出組合有壓電層的柔軟光學(xué)陣列觸覺(jué),陣列密度為2438tactels/ cm2 ,力靈敏1g ,結(jié)構(gòu)柔性很好,能抓握和識(shí)別雞蛋和鋼球,現(xiàn)已用于機(jī)器人分選物品 。
具有自測(cè)試功能的壓力變送器?
為了降低調(diào)試與運(yùn)行成本,Dirk De Bruyker 等人報(bào)導(dǎo)了一種具有自測(cè)試功能的壓阻、電容雙元件變送器,它的自測(cè)試功能是根據(jù)熱驅(qū)動(dòng)原理進(jìn)行的,該變送器尺寸為1. 2mm 3mm 0. 5mm ,適用于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。

壓力傳感器

壓力傳感器的作用是將壓力的物理信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。通常使用的壓力傳感器主要有3類(lèi)。

陶瓷電容傳感器

以三氧化二鋁陶瓷構(gòu)成，當(dāng)傳感器感受壓力后，兩導(dǎo)電極板間距離發(fā)生變化，引起電容量發(fā)生變化。通過(guò)振蕩電路可以將這個(gè)電容變化轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，就可以測(cè)量出電容量也就是壓力大小。

陶瓷電容壓力傳感器的特點(diǎn)是熱穩(wěn)定性好，抗過(guò)載能力可達(dá)量程的百倍以上，沒(méi)有液體傳遞壓力，無(wú)任何填充液，不會(huì)產(chǎn)生工藝污染，因此在食品、醫(yī)藥等行業(yè)有著廣泛的應(yīng)用，加之是干式陶瓷膜片，也沒(méi)有安裝位置影響。有的陶瓷壓力傳感器帶有專(zhuān)用調(diào)理電路，可直接輸出0.5~4.5V的電壓信號(hào)。雖然壓力傳感器的量程范圍不同，但是輸出信號(hào)的幅值都相同。即0.5V對(duì)應(yīng)傳感器測(cè)量的最小壓力，4.5V對(duì)應(yīng)最大壓力，其余中間各點(diǎn)與測(cè)量壓力成線(xiàn)性關(guān)系。例如，-0.1～１MPa的壓力傳感器，在壓力為0時(shí)的理論輸出為0.86V。

金屬電容差壓傳感器

金屬電容差壓傳感器的原理是：被測(cè)介質(zhì)的兩種壓力通入高、低兩壓力室，作用在敏感元件的兩側(cè)隔離膜片上，通過(guò)隔離片和元件內(nèi)的填充的硅油傳送到測(cè)量膜片兩側(cè)。由測(cè)量膜片與兩側(cè)絕緣片上的電極各組成一個(gè)電容器。當(dāng)兩側(cè)壓力不一致時(shí)，致使測(cè)量膜片產(chǎn)生位移，其位移量和壓力差成正比，故兩側(cè)電容量就不等，通過(guò)振蕩和解調(diào)環(huán)節(jié)，轉(zhuǎn)換成與壓力成正比的信號(hào)。這個(gè)信號(hào)可以是電壓，或者頻率及脈沖。

金屬電容傳感器的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，靈敏度高，過(guò)載能力強(qiáng)，動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性好，對(duì)高溫、輻射等惡劣條件的適應(yīng)性強(qiáng)等。缺點(diǎn)是輸出有非線(xiàn)性，有壓力遲滯，寄生電容和分布電容對(duì)靈敏度和測(cè)量精度的影響較大，很難做高精度。

擴(kuò)散硅傳感器

擴(kuò)散硅傳感器的核心測(cè)量元件是采用擴(kuò)散工藝形成電阻并連接成惠斯通電橋，并施加一個(gè)供電給電橋。當(dāng)壓力作用在敏感元件上時(shí)，電阻值發(fā)生變化并且產(chǎn)生一個(gè)與作用壓力成正比的線(xiàn)性輸出信號(hào)。有的廠(chǎng)家傳感器使用硅油傳遞壓力。當(dāng)外界壓力作用在不銹鋼隔離膜片上，通過(guò)隔離硅油傳遞到擴(kuò)散硅壓力敏感元件上引起電橋輸出電壓變化。

擴(kuò)散硅壓力傳感器的優(yōu)點(diǎn)是非線(xiàn)性誤差小，壓力遲滯小，缺點(diǎn)是對(duì)溫度變化敏感，為此，154N傳感器使用激光調(diào)阻技術(shù)進(jìn)行溫度及量程補(bǔ)償，改善了輸出信號(hào)的溫度特性。

智能壓力變送器技術(shù)特點(diǎn)

壓力變送器是工業(yè)自動(dòng)化控制的關(guān)鍵設(shè)備，了解變送器行業(yè)的技術(shù)特點(diǎn)，也有利于工程設(shè)計(jì)的優(yōu)化。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，信息傳輸與處理技術(shù)已取得突破性進(jìn)展，智能壓力變送器充分利用了微處理器的運(yùn)算和存儲(chǔ)能力，對(duì)傳感器的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，包括對(duì)測(cè)量信號(hào)的調(diào)理（如濾波、放大、A/D轉(zhuǎn)換等）、自動(dòng)校正、自動(dòng)補(bǔ)償和數(shù)據(jù)顯示等，使產(chǎn)品性能得到很大提升。雖然各個(gè)品牌的產(chǎn)品特點(diǎn)有所不同，但整個(gè)變送器行業(yè)總的技術(shù)特點(diǎn)如下：

1）量程比寬，達(dá)到100：1（少數(shù)有200 ：1、400 ：1）?？梢詼p少項(xiàng)目壓力變送器備件采購(gòu)數(shù)量。

2）精度高，最通用的是0.075%FS?？蓾M(mǎn)足現(xiàn)有工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)的控制需求。

3）穩(wěn)定性好。穩(wěn)定性是變送器非常重要的指標(biāo)，是生產(chǎn)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵參考之一?，F(xiàn)階段，高端壓力變送器的長(zhǎng)期漂移量一般小于0.1%FS/5年。

4）測(cè)量范圍大，差壓最高可達(dá)20MPa，壓力最高達(dá)到70MPa。解決了高差壓、高壓力的測(cè)量問(wèn)題。

5 ）輸出信號(hào)有4 ～ 2 0 m A 疊加H A R T 6 . 0 、PROFIBUS-PA、FF等多種協(xié)議可選。

6）耐溫能力強(qiáng)。變送器本體適用于-40℃～80℃的環(huán)境溫度；普通變送器可直接接觸-40℃～120℃介質(zhì)；法蘭變送器可承受-90℃～400℃的介質(zhì)，解決了煤化工、化工、石化行業(yè)中的超高、超低溫介質(zhì)的測(cè)量難題。

7）防腐材質(zhì)多樣化。隨著電子束、激光焊接技術(shù)的應(yīng)用，可以制造多種特殊材質(zhì)的變送器?？蛇x擇的防腐材質(zhì)有：316L、哈氏C、哈氏B、蒙乃爾、鉭材、鍍金、鈦材、雙相鋼（MOD）、尿素級(jí)316L、特氟龍膜片（PTFE、PFA），可解決不同腐蝕介質(zhì)及混合物腐蝕的測(cè)量難題。鍍金膜片主要用于高溫高壓氫氣或含氫介質(zhì)的測(cè)量，減少氫離子的滲透，延長(zhǎng)產(chǎn)品壽命。

8）功能更加強(qiáng)大。本地組態(tài)和遠(yuǎn)程組態(tài)（上位機(jī)軟件或手操器）功能相結(jié)合，提高了設(shè)備的管理、調(diào)試與維護(hù)效率和方便性。仿真、故障自診斷、模塊化設(shè)計(jì)功能增加了變送器使用的方便性和實(shí)用性。

9）產(chǎn)品種類(lèi)齊全，針對(duì)不同的工藝條件、參數(shù)，可選擇不同類(lèi)型的壓力變送器，如壓力型變送器、絕對(duì)壓力變送器、微差壓力變送器、差壓變送器、液位變送器、造紙型變送器、衛(wèi)生型變送器、遠(yuǎn)傳壓力變送器、遠(yuǎn)傳差壓變送器、真空專(zhuān)用法蘭變送器等等。

壓力變送器的一些基本參數(shù)和指標(biāo)

每一臺(tái)壓力變送器，都有其性能指標(biāo)、使用功能、適用范圍等參數(shù)，下面列舉一些主要的性能指標(biāo)和必要的工作參數(shù)：

測(cè)量精度

壓力變送器的輸出值隨壓力的變化，理論上是線(xiàn)性的（開(kāi)方輸出除外），而實(shí)際上的輸出與理論值之間是有誤差的，測(cè)量精度就是表示變送器的最大測(cè)量誤差，精度=（實(shí)際輸出值-理論輸出值）/量程×100%，取3次測(cè)量行程的最大值，是一個(gè)相對(duì)量。目前各公司生產(chǎn)的智能變送器基本上測(cè)量精度為±0.1%，非智能變送器為±0.5%。

回差（遲滯）

當(dāng)使用變送器測(cè)量壓力時(shí)，壓力變化從小到大和從大到小，經(jīng)過(guò)同一個(gè)壓力點(diǎn)時(shí)，按理論講，變送器所測(cè)量出的壓力值是一樣的，但實(shí)際情況是，變送器所測(cè)量出的壓力值是不同的，為說(shuō)明這個(gè)問(wèn)題，我們定義變送器上升行程與下降行程經(jīng)過(guò)同一個(gè)壓力點(diǎn)時(shí)，測(cè)量壓力的差值為壓力回差。若與量程比，就用相對(duì)值表示。一般金屬電容變送器的回差相對(duì)大些，擴(kuò)散硅及陶瓷電容變送器的回差相對(duì)小些。

測(cè)量范圍（量程）

測(cè)量范圍是指一臺(tái)變送器所能測(cè)量的最大壓力范圍。這實(shí)際上是變送器所使用的壓力傳感器的測(cè)量范圍。本公司壓力變送器的測(cè)量范圍一般最大約0～60MPa，即量程=60-0=60MPa，最小約0～1kPa，即量程=1kPa。量程并不是越大越好，量程大說(shuō)明其檢測(cè)壓力范圍寬，量程小說(shuō)明其檢測(cè)微小壓力的能力強(qiáng)。實(shí)際變送器的設(shè)定量程有時(shí)候不一定需要其最大量程，這就需要進(jìn)行量程遷移。

量程遷移比

假如實(shí)際工況需要測(cè)量的壓力范圍為0～3kPa，但是我們壓力傳感器沒(méi)有這個(gè)檔，這就需要我們使用0～10kPa的傳感器來(lái)制作變送器，然后，通過(guò)量程遷移，使得變送器可以在測(cè)量0～3kPa的壓力時(shí)，輸出4～20mA電流,并且精度等指標(biāo)滿(mǎn)足使用要求。量程遷移比=傳感器量程/實(shí)際需要量程，在上面例子中，量程遷移比為10/3=3.3，表示為 3.3:1。變送器的遷移實(shí)際是改變信號(hào)放大電路的增益，非智能表一般通過(guò)改變電阻值來(lái)改變?cè)鲆?，智能表可以通過(guò)按鍵或HART通信直接改變其量程。量程遷移比對(duì)每種變送器來(lái)說(shuō)，其允許的最大遷移量是有限定的，超過(guò)最大遷移比，變送器的性能變差，不能正常工作。

阻尼時(shí)間

阻尼時(shí)間是指當(dāng)有階越輸入時(shí)，輸出達(dá)到階越值63.2%時(shí)的時(shí)間。它表示了變送器的輸出隨被測(cè)壓力變化的響應(yīng)速度。例如在測(cè)量介質(zhì)波動(dòng)比較厲害時(shí)，儀表輸出就會(huì)隨之波動(dòng)，不利于人員觀察和操作，后續(xù)設(shè)備如調(diào)節(jié)閥電機(jī)等也會(huì)頻繁劇烈動(dòng)作，易損壞設(shè)備。把阻尼調(diào)大就可使輸出信號(hào)盡量平緩柔和。一般智能變送器出廠(chǎng)時(shí)阻尼時(shí)間設(shè)定為0秒，即無(wú)阻尼。

輸出特性

對(duì)于二線(xiàn)制的壓力變送器來(lái)說(shuō)，其輸出通常就是4～20mA電流，即壓力量程下限對(duì)應(yīng)4mA，上限對(duì)應(yīng)20mA，上下限之間的壓力與電流呈線(xiàn)性關(guān)系。例如一個(gè)量程0～100kPa的變送器，其零點(diǎn)輸出為4.001mA，滿(mǎn)量程輸出為20.005mA，當(dāng)測(cè)量壓力為50kPa時(shí)，理論輸出電流=零點(diǎn)電流+測(cè)量壓力值/量程×電流最大變化量=4.001+50/100×（20.005-4.001）=12.003mA對(duì)于差壓變送器來(lái)說(shuō)，在其用于測(cè)量流量時(shí)，由于流量與壓力的開(kāi)方成線(xiàn)性關(guān)系，因此，差壓變送器有開(kāi)方輸出模式，對(duì)于上面例子來(lái)說(shuō)，當(dāng)測(cè)量壓力為50kPa時(shí)，理論輸出電流=零點(diǎn)電流+（測(cè)量壓力值/量程）1/2×電流最大變化量= 4 . 0 0 1 + （ 5 0 / 1 0 0 ） 1 / 2 × （ 2 0 . 0 0 5 – 4 . 0 0 1 ）=15.317mA

壓力變送器的應(yīng)用

壓力變送器工作時(shí)，必須直接與被測(cè)介質(zhì)相接觸，常常在高溫、低溫、腐蝕、振動(dòng)、沖擊等環(huán)境中運(yùn)行，在工程現(xiàn)場(chǎng)能否正常、可靠運(yùn)行，不僅取決于產(chǎn)品質(zhì)量，還取決于優(yōu)化的工程設(shè)計(jì)、合理的型號(hào)配置、正確的現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)3個(gè)方面。

壓力變送器產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于鋼鐵、化工、造紙、污水處理、自來(lái)水、熱力、電力、食品、有色等行業(yè)。

壓力變送器除了可以測(cè)量壓力外，還可以衍生出很多用途，比如利用差壓變送器測(cè)量流量，利用液體的重力測(cè)量液位（靜壓式液位計(jì)）。

測(cè)量流量

差壓變送器除了測(cè)量?jī)蓚€(gè)被測(cè)量壓力的差壓值外，它還可以配合各種節(jié)流元件（如孔板）來(lái)測(cè)量介質(zhì)流體的流量。

測(cè)量液位

靜壓液位變送器的工作原理是：液體中某一點(diǎn)的靜壓力與該點(diǎn)到液面的距離成正比，即：P=ρgh。其中：P-被測(cè)點(diǎn)的壓力（壓強(qiáng)）、ρ-介質(zhì)密度、g-重力加速度、h-被測(cè)點(diǎn)到液面的高度。對(duì)已確定的被測(cè)介質(zhì)ρ，g為常數(shù)，故被測(cè)點(diǎn)到液面的位置的變化只與被測(cè)的P壓力（壓強(qiáng)）有關(guān)。

在敞開(kāi)容器內(nèi)測(cè)量液位時(shí)，需要一臺(tái)壓力變送器即可。當(dāng)測(cè)量密閉受壓容器的液位時(shí)，可考慮用兩臺(tái)壓力或者一臺(tái)差壓變送器，即測(cè)量下限一臺(tái)，測(cè)量上限一臺(tái)，它們的輸出信號(hào)進(jìn)行減法運(yùn)算，即可測(cè)出液位，這時(shí)一般選用差壓變送器。

在容器內(nèi)液位與壓力值不變的情況下，它還可以用來(lái)測(cè)量介質(zhì)的密度。

壓力變送器的發(fā)展趨勢(shì)

為適應(yīng)工業(yè)及自動(dòng)化控制的發(fā)展，未來(lái)壓力變送器的在技術(shù)層面的發(fā)展趨勢(shì)將是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品低功耗、數(shù)字化、智能化、 網(wǎng)絡(luò)化、專(zhuān)業(yè)化、高精度、高適應(yīng)性和高安全性。
壓力變送器的趨勢(shì)：當(dāng)今世界各國(guó)壓力變送器的研究領(lǐng)域十分廣泛,幾乎滲透到了各個(gè)行業(yè),但歸納起來(lái)主要有以下幾個(gè)趨勢(shì):
(1) 智能化由于集成化的出現(xiàn),在集成電路中可添加一些微處理器,使得變送器具有自動(dòng)補(bǔ)償、通訊、自診斷、邏輯判斷等功能。
(2) 集成化壓力變送器已經(jīng)越來(lái)越多的與其它測(cè)量用變送器集成以形成測(cè)量和控制系統(tǒng)。集成系統(tǒng)在過(guò)程控制和工廠(chǎng)自動(dòng)化中可提高操作速度和效率。
(3) 小型化目前市場(chǎng)對(duì)小型壓力變送器的需求越來(lái)越大,這種小型變送器可以工作在極端惡劣的環(huán)境下,并且只需要很少的保養(yǎng)和維護(hù),對(duì)周?chē)沫h(huán)境影響也很小,可以放置在人體的各個(gè)重要器官中收集資料,不影響人的正常生活。如美國(guó)Entran 公司生產(chǎn)的量程為2～500PSI 的變送器,直徑僅為1. 27mm ,可以放置在人體的血管中而不會(huì)對(duì)血液的流通產(chǎn)生大的影響。
(4) 標(biāo)準(zhǔn)化變送器的設(shè)計(jì)與制造已經(jīng)形成了一定的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。如ISO 國(guó)際質(zhì)量體系;美國(guó)的ANSI、ASTM標(biāo)準(zhǔn)、俄羅斯的ГOCT、日本的J IS 標(biāo)準(zhǔn)。
(5) 廣泛化壓力變送器的另一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)是正從機(jī)械行業(yè)向其它領(lǐng)域擴(kuò)展,例如:汽車(chē)元件、醫(yī)療儀器和能源環(huán)境控制系統(tǒng)。

高性能壓力變送器日趨成熟

采用先進(jìn)的微型計(jì)算機(jī)技術(shù)，設(shè)計(jì)低功耗、快速響應(yīng)、高分辨率的處理和控制電路，以降低系統(tǒng)硬件所產(chǎn)生的誤差，提升系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。對(duì)放大、濾波、線(xiàn)性與溫度復(fù)合補(bǔ)償算法進(jìn)行深入的研究，提高算法的準(zhǔn)確性，以減小系統(tǒng)的綜合誤差。未來(lái)0.04%精度等級(jí)的壓力變送器將成為市場(chǎng)的主流。

無(wú)線(xiàn)壓力變送器市場(chǎng)前景廣闊

隨著無(wú)線(xiàn)通訊技術(shù)在行業(yè)應(yīng)用的逐漸推廣，無(wú)線(xiàn)壓力變送器也受各大廠(chǎng)商和各行業(yè)用戶(hù)的關(guān)注，成為繼現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)和工業(yè)以太網(wǎng)又一熱點(diǎn)技術(shù)。在現(xiàn)場(chǎng)使用硬線(xiàn)連接成本過(guò)高的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，無(wú)線(xiàn)壓力變送器將發(fā)揮明顯優(yōu)勢(shì)，消除變送器和控制電路之間的連接，從而節(jié)約能源，減少配線(xiàn)和維護(hù)費(fèi)用。隨著工業(yè)信息化、智能化建設(shè)的大力推進(jìn)，無(wú)線(xiàn)壓力變送器產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)在中國(guó)市場(chǎng)逐漸被用戶(hù)認(rèn)可，市場(chǎng)進(jìn)入快速成長(zhǎng)時(shí)期。特別是在油氣、化工、市政等行業(yè)，無(wú)線(xiàn)智能壓力變送器應(yīng)用較為廣泛。智能化由于集成化的出現(xiàn),在集成電路中可添加一些微處理器,使得變送器具有自動(dòng)補(bǔ)償、通訊、自診斷、邏輯判斷等功能。

集成化成為行業(yè)應(yīng)用新趨勢(shì)

壓力變送器已經(jīng)越來(lái)越多的與其他測(cè)量用變送器集成，以形成測(cè)量和控制系統(tǒng)。集成系統(tǒng)在過(guò)程控制和工廠(chǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)中可提高操作速度和效率。

小型化市場(chǎng)需求進(jìn)一步擴(kuò)大

目前市場(chǎng)對(duì)小型壓力變送器的需求越來(lái)越大，小型壓力變送器可以工作在窄小的空間。集成技術(shù)在一定程度上支持了變送器產(chǎn)品小型化的發(fā)展。并且這種小型變送器可以工作在極端惡劣的環(huán)境下,并且只需要很少的保養(yǎng)和維護(hù),對(duì)周?chē)沫h(huán)境影響也很小。

專(zhuān)業(yè)化（個(gè)性化）需求更加突出，應(yīng)用領(lǐng)域更加寬廣

隨著工業(yè)自動(dòng)控制水平的提高，各行業(yè)尤其是精細(xì)化工、石油石化、煤化工的大力發(fā)展，對(duì)變送器的要求也越來(lái)越高，針對(duì)不同工藝條件，需研發(fā)專(zhuān)用的智能變送器，以解決壓力、流量、液量測(cè)量中的工藝難題。

如：在煤制油、煤制氣工藝中，需解決高溫、高壓、氫滲透、固體雜質(zhì)沖刷與堵塞難題的專(zhuān)用法蘭變送器。在大化肥尿素合成、精細(xì)化工中，需解決高溫、高壓、強(qiáng)腐蝕、易結(jié)晶，以及高溫真空測(cè)量的專(zhuān)用變送器。在深海油田中，需研發(fā)耐海水腐蝕、海底高壓力防護(hù)等級(jí)和高可靠性的專(zhuān)用壓力變送器，確保變送器在海底石油開(kāi)采中長(zhǎng)期穩(wěn)定的工作。在液體、氣體計(jì)量中，需要專(zhuān)用的多參量智能壓力變送器，提高微小流量計(jì)量的精度與可靠性等。

標(biāo)準(zhǔn)化變送器的設(shè)計(jì)與制造已經(jīng)形成了一定的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，但是我國(guó)的儀器儀表行業(yè)正面臨著巨大的挑戰(zhàn)。只有提高國(guó)產(chǎn)品牌的性能，才能在與洋品牌的競(jìng)爭(zhēng)中有一席之地。

針對(duì)我國(guó)傳感器與儀表元器件產(chǎn)品的使用壽命、穩(wěn)定性、可靠性與國(guó)外先進(jìn)技術(shù)與產(chǎn)品存在較大差距，建立元器件可靠性服務(wù)平臺(tái)，傳感器、儀器儀表元器件可靠性設(shè)計(jì)與分析；可靠性試驗(yàn)與評(píng)估；環(huán)境適應(yīng)性測(cè)試技術(shù)與仿真；可靠性數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建技術(shù)，建設(shè)統(tǒng)一的可靠性數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享；可靠性篩選試驗(yàn)和可靠性管理。一點(diǎn)點(diǎn)的積累，一步步的前進(jìn)，才能造就將來(lái)的行業(yè)良好發(fā)展。