壓力變送器是一種將壓力變量精準(zhǔn)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)化輸出信號的儀表，其輸出信號與壓力變量之間存在給定的連續(xù)函數(shù)關(guān)系，通常為線性函數(shù)。在工業(yè)生產(chǎn)、航空航天、環(huán)境監(jiān)測等眾多領(lǐng)域，壓力變送器都是實現(xiàn)自動化測量與控制的重要基礎(chǔ)部件，發(fā)揮著關(guān)鍵作用。

數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換原理

力平衡式壓力變送器原理

力平衡式壓力變送器基于力的平衡原理運(yùn)作。其結(jié)構(gòu)主要由測量膜盒、杠桿系統(tǒng)和反饋裝置等部分構(gòu)成。當(dāng)被測壓力傳入測量膜盒，膜盒會產(chǎn)生位移，該位移帶動杠桿系統(tǒng)，使安裝在杠桿上的檢測片靠近或遠(yuǎn)離檢測線圈，進(jìn)而改變檢測線圈的電感量。這一變化通過電子線路轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電流信號，經(jīng)放大器放大后，一部分作為輸出信號，另一部分通過反饋裝置產(chǎn)生與測量力相反的反饋力，作用于杠桿系統(tǒng)，使杠桿恢復(fù)至平衡位置。最終，輸出的電流信號與被測壓力成正比，完成從壓力到電信號的轉(zhuǎn)換。在石油化工的管道壓力測量中，力平衡式壓力變送器能夠穩(wěn)定、精準(zhǔn)地將管道內(nèi)的壓力轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)電流信號，為控制系統(tǒng)提供可靠的數(shù)據(jù)支撐 。

電容式壓力變送器原理

電容式壓力變送器利用電容變化來測量壓力。其主要由測量膜片和固定電極等組成。測量膜片與兩側(cè)固定電極分別構(gòu)成一個電容。當(dāng)被測壓力作用于測量膜片時，膜片發(fā)生變形，致使膜片與兩側(cè)固定電極間的距離改變，進(jìn)而使兩個電容的電容量發(fā)生變化。通過檢測這兩個電容的差值，并經(jīng)適當(dāng)?shù)碾娐忿D(zhuǎn)換，可得到與壓力呈一定函數(shù)關(guān)系的電信號。一般會將電容變化轉(zhuǎn)換為頻率或電壓信號，再經(jīng)微處理器進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和校準(zhǔn)，最終輸出標(biāo)準(zhǔn)壓力信號。在精密儀器制造、醫(yī)療設(shè)備等對測量精度要求極高的領(lǐng)域，電容式壓力變送器憑借其高靈敏度和穩(wěn)定性，能夠精確測量微小壓力變化 。

擴(kuò)散硅式壓力變送器原理

擴(kuò)散硅式壓力變送器基于壓阻效應(yīng)工作。在硅片上擴(kuò)散出四個等值電阻，并組成惠斯通電橋。當(dāng)硅片受到壓力作用時，由于壓阻效應(yīng)，硅片的電阻率發(fā)生變化，導(dǎo)致電橋的四個電阻值改變，電橋失衡，從而輸出與壓力成正比的電壓信號。為提升測量精度和穩(wěn)定性，通常還會對輸出信號進(jìn)行溫度補(bǔ)償和放大處理。擴(kuò)散硅式壓力變送器因體積小、精度高、響應(yīng)速度快等優(yōu)勢，在工業(yè)自動化生產(chǎn)、汽車電子等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，例如汽車發(fā)動機(jī)進(jìn)氣歧管壓力測量常采用此類變送器 。

振弦式壓力變送器原理

振弦式壓力變送器利用振弦的固有振動頻率與所受張力的關(guān)系來測量壓力。其核心部件是一根拉緊的金屬弦，弦的一端固定，另一端連接在感受壓力的膜片上。當(dāng)膜片受到壓力作用時，弦的張力發(fā)生改變，而弦的振動頻率與張力的平方根成正比。通過激勵裝置使弦振動，并采用檢測裝置測量弦的振動頻率，再經(jīng)電路轉(zhuǎn)換和計算，就能得到與壓力對應(yīng)的頻率信號或數(shù)字信號輸出。振弦式壓力變送器具有精度高、穩(wěn)定性好、抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)，在水利工程、地質(zhì)監(jiān)測等對長期穩(wěn)定性要求較高的場景中應(yīng)用較為普遍，例如大壩的滲壓監(jiān)測可使用振弦式壓力變送器實時監(jiān)測水壓變化 。