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压力变送器的基础知识

时间：2011-04-11 阅读：3214

科技名词定义

中文名称：: 压力变送器
英文名称：: pressure transmitter
定义：: 输出为标准信号的压力传感器。
所属学科：: 机械工程（一级学科）；工业自动化仪表与系统（二级学科）；压力测量仪表-压力仪表名称（三级学科）

本内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布

百科名片

压力变送器

一般意义上的压力变送器主要由测压元件传感器（也称作压力传感器）、测量电路和过程连接件三部分组成。它能将测压元件传感器感受到的气体、液体等物理压力参数转变成标准的电信号（如4~20mADC等），以供给指示报警仪、记录仪、调节器等二次仪表进行测量、指示和过程调节。

压力变送器根据测压范围

压力变送器,压力传感器的主要作用

扩散硅压力变送器

模拟型特点
智能型特点：

简介

性能规格

主要优先

功能规格

压力变送器的选型表

扩展

压力变送器选型介绍

压力传感器、压力变送器的种类及选用

电容式压力变送器常见故障分析与处理方法

压力变送器根据测压范围

压力变送器,压力传感器的主要作用

扩散硅压力变送器

模拟型特点
智能型特点：

简介

性能规格

主要优先

功能规格

压力变送器的选型表

扩展
压力变送器选型介绍
压力传感器、压力变送器的种类及选用
电容式压力变送器常见故障分析与处理方法

展开

编辑本段压力变送器根据测压范围

　　可分成一般压力变送器（0.001MPa～35MPa）和微差压变送器（0～1.5kPa），负压变送器三种

3151压力变送器

编辑本段压力变送器,压力传感器的主要作用

　　把压力信号传到电子设备，进而在计算机显示压力

　　其原理大致是：

　　将水压这种压力的力学信号转变成电流（4-20mA）这样的电子信号

　　压力和电压或电流大小成线性关系，一般是正比关系

　　所以，变送器输出的电压或电流随压力增大而增大

　　由此得出一个压力和电压或电流的关系式

　　压力变送器的被测介质的两种压力通入高、低两压力室，低压室压力采用大气压或真空，作用在δ元（即敏感元件）的两侧隔离膜片上，通过

隔离片和元件内的填充液传送到测量膜片两侧。压力变送器是由测量膜片与两侧绝缘片上的电极各组成一个电容器。当两侧压力不一致时，致使测量膜片产生位移，其位移量和压力差成正比，故两侧电容量就不等，通过振荡和解调环节，转换成与压力成正比的信号。

编辑本段扩散硅压力变送器

　　扩散硅压力变送器具有工作可靠、性能稳定、安装使用方便、体积小、重量轻、性能价格比高等点，能在各种正负压力测量中得到广泛应用。采用进口扩散硅或芯体作为压力检测元件，传感器信号经高性能电子放大器转换成0-10mA或4-20mA统一输出信号。可替代传统的远传压力表，霍尔元件、差动变送器，并具有DDZ-Ⅱ及DDZ-Ⅲ型变送器性能。能与各种型号的动圈式指示仪、数字压力表、电子电位差计配套使用，也能与智能调节仪或计算机系统配套使用。

　　概述

　　扩散硅变送器选用进口扩散硅压力芯片制成，当外界液位发生变化时，压力作用在不锈钢隔离膜片上，通过隔离硅油传递到扩散硅压力敏感元件上引起电桥输出电压变化，经过精密的补偿技术、信号处理技术、转换成标准的电流信号。该电流信号的变化正比于液位的变化。

　　特点

　　1）使用被测介质广泛，可测油、水及与316不锈钢和304不锈钢兼容的糊状物，具有一定的防腐能力。

　　2）高准确度、高稳定性、选用进口原装传感器，线性好，温度稳定性高。

　　3）体积小、重量轻、安装、调试、使用方便

　　4）不锈钢全封闭外壳，防水好。　

　　5）压力传感器直接感测被测液位压力，不受介质起泡、沉积的影响。

　　工作原理当压力信号作用于传感器时，压力传感器将压力信号转换成电信号，经差分放大和输出放大器放大，zui后经V/A电压电流转换成与被测介质（液体）的液位压力成线性对应关系的4-20mA标准电流输出信号。主要技术参数电源：24VDC 输出4～20mA 二线制零位可调范围：±5%F.S 量程调节比：3：1以上量程范围：-100kPa～0～60MPa 负载特性：负载在0～600Ω内（24VDC供电）维持恒流输出　隔爆型d II BT4,本安型 ia II CT5 过压极限：2倍于以上限压力温度范围：过程：-20～60℃ 精度等级：±0.5% 稳定性：±0.2%F.S 重量：约1kg 特点分析

模拟型特点

　　● 精度高

　　● 量程、零点外部连续可调

扩散硅压力变送器● 稳定性能好

　　● 正迁移可达500%、负迁移可达600%

　　● 二线制

　　● 阻尼可调、耐过压

　　● 固体传感器设计

　　● 无机械可动部件、维修量少

　　● 重量轻（2.4kg）

　　● 全系列统一结构、互换性强

　　● 小型化（166mm总高）

　　● 接触介质的膜片材料可选

　　● 单边抗过压强

　　● 低压浇铸铝合金壳体

智能型特点：

　　●超级的测量性能，用于压力、差压、液位、流量测量

　　●数字精度：+（-）0.05%

　　●模拟精度：+（-）0.75%+（-）0.1%F.S

　　●全性能：+（-）0.25F.S

　　●稳定性：0.25% 60个月

　　●量程比：100：1

　　●测量速率：0.2S

　　●小型化（2.4kg）全不锈钢法兰，易于安装

　　●过程连接与其它产品兼容，实现*测量

　　●世界上*采用H合金护套的传感器（技术），实现了优良的冷、热稳定性

　　●采用16位计算机的智能变送器

　　●标准4-20mA，带有基于HART协议的数字信号，远程操控

　　●支持向现场总线与基于现场控制的技术的升级。

编辑本段简介

　　压力变送器用于测量液体、气体或蒸汽的液位、密度和压力，然后将压力信号转变成4～20mA DC信号输出。压力变送器主要有电容式压力变送器和扩散硅压力变送器，陶瓷压力变送器，，应变式压力变送器等。

编辑本段性能规格

　　（零基准校验范围，参考条件下，硅油充液，316 L不锈钢隔离膜片。）

杆状压力变送器

1.1. 参考精度

　　1.1.1. 数字、智能：±0.075%校验量程

　　1.1.2. 模拟、线性：±0.1%校验量程

1.2. 稳定性

　　1.2.1. 数字、智能：6个月，±0.1%URL

　　1.2.2. 模拟、线性：6个月，±0.2%URL

1.3. 环境温度影响

　　1.3.1.数字、智能：

　　零点误差：±0.１%URL/56℃

　　总体误差：±（0.2%URL+0.18%校验量程）/56℃

　　1.3.2.模拟、线性

　　零点误差：±0.１%URL/56℃

　　总体误差：±（0.5%URL+0.5%校验量程）/56℃

1.4. 振动影响

　　在任意轴向上，200Hz下振动影响为±0.05%URL/g

1.5. 电源影响

　　小于±0.005%输出量程/伏特。

1.6. 负载影响

　　没有负载影响，除非电源电压有变化。

1.7. 电磁干扰/射频干扰（EMI/RFI影响）

　　由20至1000MHz，场强达至30V/M时，输出漂移小于±0.1%量程。

　　1.8. 安装位置影响

　　零点漂移至多为±0.25kPa。所有的零点漂移

　　都可修正掉；对量程无影响。

编辑本段主要优先

　　★压力变送器具有工作可靠、性能稳定、

　　★V/I集成电路，外围器件少，可靠性高，维护简单、轻松，体积小、重量轻，安装

　　调试极为方便。

　　★铝合金压铸外壳，三端隔离，静电喷塑保护层，坚固耐用。

　　★4-20mA DC二线制信号传送，抗*力强，传输距离远。

　　★LED、LCD、指针三种指示表头，现场读数十分方便。可用于测量粘稠、结晶和腐蚀性介质。

　　★高准确度，高稳定性。除进口原装传感器已用激光修正外，对整机在使用温度范围内的

　　综合性温度漂移、非线性进行精细补偿.

编辑本段功能规格

　　3.1. 测量范围：0-0.1－51370KPa

　　3.2. 零点与量程

　　3.2.1. 数字、智能

　　可用本机量程和零点按钮调整，或用HART手操器远程调整

　　3.2.2. 模拟、线性

　　量程和零点连续可调

　　3.3. 零点正、负迁移

　　零点负迁移时，量程下限必须大于或等于-URL；零点正迁移时，量程上限必须小于或等于+URL。校验量程必须大于或等于zui小量程。

　　3.4. 输出

　　数字、智能：

　　4～20mA DC，用户可选择线性或平方根输出。数字过程变量叠加在4～20mA 信号上，可供采用HART协议的上位机使用

　　模拟、线性：

　　4～20mA DC,与过程压力成线性。

编辑本段压力变送器的选型表

型谱	说明
型号	133	压力变送器
传感器类型	A	干式厚膜压阻式陶瓷传感器
B	干式厚膜电容式陶瓷传感器
C	进口扩散硅传感器
量程范围	1	0－5kPa～20KPa
2	0－20kPa～70KPa
3	0－70kPa～350KPa
4	0－200kPa～700KPa
5	0－700kPa～3.5MPa
6	0－2.0MPa～7MPa
7	0－7MPa～35KPa
8	0－20MPa～60MPa
精度等级	Ⅰ	0.1%
Ⅱ	0.25%
Ⅲ	0.5%
输出信号	E	4--20mA DC 两线制
K	1--5V DC 三线制
M	用户约定
S	标准智能型：（输出：4～20mA带HART总线协议）
压力连接	R	标准型（M20×1.5）
P	齐平膜
O	按用户尺寸加工
其他选项	i	本安型iaⅡCT6
d	隔爆型DⅡBT4
T	船用型
M1	线性指示表
M2	数字液晶指示表
M3	数码管数字指示表
Z	带阻尼调整
Q	迁移
A	绝压测量
F	负压测量
S	散热器及过程连接件
Y	用户约定

　　压力变送器选型：

208	扩散硅压力变送器（普通）
308	扩散硅压力变送器（防爆）
	代码	量程范围
A	0-5KPa-20KPa
B	0-20KPa-70KPa
C	0-70KPa-350KPa
D	0-200KPa-700KPa
E	0-0.7MPa-3.5MPa
F	0-2.0MPa-7MPa
G	0-7MPa-35MPa
H	0-20MPa-100MPa
	代码	精度等级
Ⅰ	0.1%
Ⅱ	0.25%
Ⅲ	0.5%
	代码	输出代号
E	4-20mADC二线
K	0-10mA
M	用户约定
	代码	压力连接
R	标准型（M20×1.5）
P	齐平膜
O	按用户尺寸加工
	代码	选项
i	本安型iaⅡCT6
d	隔爆型dⅡBT4
T	船用型
M1	线性指示表
M2	LED数字显示表
LCD	LED显示表
Z	阻尼调整
Q	迁移
A	绝压测量
F	负压测量
C	选用陶瓷传感器（带＊量程无）
S	散热器及过程连接件
Y	用户约定

编辑本段扩展

　　选择压力变送器所需要的参数

　　1、压力量程范围

　　2、是选择智能还是模拟

　　3、是否要带表头显示（指针、数码管、液晶）

　　4、精度等级

　　5、测量的介质

编辑本段压力变送器选型介绍

　　1、变送器要测量什么样的压力：先确定系统中要确认测量压力的zui大值，一般而言，需要选择一个具有比zui大值还要大1.5倍左右的压力量程的变送器。这主要是在许多系统中，尤其是水压测量和加工处理中，有峰值和持续不规则的上下波动，这种瞬间的峰值能破坏压力传感器，持续的高压力值或稍微超出变送器的标定zui大值会缩短传感器的寿命，然而，由于这样做会精度下降。于是，可以用一个缓冲器来降低压力毛刺，但这样会降低传感器的响应速度。所以在选择变送器时，要充分考虑压力范围，精度与其稳定性。　

　　2、什么样的压力介质：我们要考虑的是压力变送器所测量的介质,黏性液体、泥浆会堵上压力接口，溶剂或有腐蚀性的物质会不会破坏变送吕中与这些介质直接接触的材料。以上这些因素将决定是否选择直接的隔离膜及直接与介质接触的材料。一般的压力变送器的接触介质部分的材质采用的是316不锈钢,如果你的介质对316不锈钢没有腐蚀性,那么基本上所有的压力变送器都适合你对介质压力的测量.如果你的介质对316不锈钢有腐蚀性，那么我们就要采用化学密封,这样不但起到可以测量介质的压力,也可以有效的阻止介质与压力变送器的接液部分的接触,从而起到保护压力变送器,延长了压力变送器的寿命.

　　3、变送器需要多大的精度：决定精度的有，非线性，迟滞性，机电商务网非重复性，温度、零点偏置刻度，温度的影响。但主要由非线性，迟滞性，非重复性，精度越高，价格也就越高。每一种电子式的测量计都会有精度误差的,但是由于各个国家所标的精度等级是不一样的,比如,中国和美国等国家标的精度是传感器在线度的部分,也就是我们通常所说的测量范围的10%到90%之间的精度;而欧洲标的精度则是线性度zui不好的部分,也就是我们通常所说的测量反的0到10%以及90%到之间的精度.如欧洲标的精度为1%,则在中国标的精度就为0.5%.　

　　4、变送器的温度范围：通常一个变送器会标定两个温度范围，即正常操作的温度范围和温度可补偿的范围。　正常操作温度范围是指变送器在工作状态下不被破坏的时候的温度范围，在超出温度补范围时，可能会达不到其应用的性能指标。　温度补偿范围是一个比操作温度范围小的典型范围。在这个范围内工作，变送器肯定会达到其应有的性能指标。温度变从两方面影响着其输出，一是零点漂移；二是影响满量程输出。如：满量程的+/-X%/℃，读数的+/-X%/℃，在超出温度范围时满量程的+/-X%，在温度补偿范围内时读数的+/-X%，如果没有这些参数，会导至在使用中的不确定性。变送器输出的变化到度是由压力变化引起的，还是由温度变化引起的。温度影响是了解如何使用变送器时zui复杂的一部分。　

　　5、需要得到怎样的输出信号： mV 、V、 mA及频率输出数字输出，选择怎样的输出取决于多种因素，包括变送器与系统控制器或显示器间的距离，是否存在“噪声”或其他电子干扰信号。是否需要放大器，放大器的位置等。对于许多变送器和控制器间距离较短的OEM设备，采用mA输出的变送器zui为经济而有效的解决方法，如果需要将输出信号放大，采用具有内置放大的变送器。对于远距离传输出或存在较强的电子干扰信号，采用m*输出或频率输出。如果在RFI或EMI指标很高的环境中，除了要注意到要选择mA或频率输出外，还要考虑到特殊的保护或过滤器。（目前由于各种采集的需要,现在市场上压力变送器的输出信号有很多种,主要有4...20mA,0...20mA,0...10V,0...5V等等,但是比较常用的是4...20mA和0...10V两种,在我上面举的这些输出信号中,只有4...20mA为两线制,我们所说的输出为几线制不包含接地或屏蔽线,其他的均为三线制）　

　　6、选择怎样的励磁电压：输出信号的类型决定选择怎么样的励磁电压。许多放大变送器有内置的电压调节装置，因此其电源电压范围较大。有些变送器是定量配置，需要一个稳定的工作电压，因此，能够得到的一个工作电压决定是否采用带有调节器的传感器，选择传送器时要综合考虑工作电压与系统造价。　

　　7、是否需要具备互换性的变送器：确定所需的变送器是否能够适应多个使用系统。一般来讲，这一点很重要。尤其是对于OEM产品。一旦将产品送到客户手中，那么客户用来校准的花销是相当大的。如果产品具有良好的互换性，那么即使是改变所用的变送器，也不会影响整个系统的效果。　

　　8、变送器超时工作后需要保持稳定度：大部分变送器在经过超时工作后会产生“漂移”，因此很有必要在购买前了解变送器的稳定度，这种预先的工作能减少将来使用中会出现的种种麻烦。　

　　9、变送器的封装：变送器的封装，尤其往往容易忽略是它的机架，然而这一点在以后使用中会逐渐暴露出其缺点。在选购传送器传一定要考虑到将来变送器的工作环境，湿度如何，怎样安装变送器，会不会有强烈的撞击或振动等。　

　　10、在变送器与其它电子设备间采用怎样的连接：是否需要采用短距离连接？若是采用长距离连接，是否需要采用一个连接器？

　　11、其他：我们确定上面的一些参数之后还要确认你的压力变送器的过程连接接口以及压力变送器的供电电压;如果在特殊的场合下使用还要考虑防爆以及防护等级.

编辑本段压力传感器、压力变送器的种类及选用

　　压力传感器及变送器分为表压、绝压、差压等种类。常见0.1、0.2、0.5、1.0等精度等级。可测量的压力范围很宽，小到几十毫米水柱，大的可达上百兆帕。不同种类压力传感器及变送器的工作温度范围也不同，常分成0~70℃、-25~85℃、-40~125℃、-55~150℃几个等级，某些特种压力传感器的工作温度可达400~500℃。

　　压力传感器及变送器基于不同的材料及结构设计有着不同的防水性能及防爆等级，接液腔体由于材料、形状的差异可测量的流体介质种类也不同，常分为干燥气体、一般液体、酸碱腐蚀溶液、可燃性气液体、粘稠及特殊介质。压力传感器及变送器作为一次仪表需与二次仪表或计算机配合使用，压力传感器及变送器常见的供电方式为：DC 5V、12V、24V、±12V等，输出方式有：0~5V、1~5V、0.5~4.5V、0~10mA、 0~20mA、 4~20mA等及Rs232、Rs485等与计算机的接口。

　　用户在选择压力传感器及变送器时，应充分了解压力测量系统的工况，根据需要合理选择，使系统工作在*状态，并可降低工程造价。

　　常见精度参数及试验设备

　　传感器静态标定设备：活塞压力计：精度优于0.05% 数字压力表: 精度优于0.05% 直流稳压电源: 精度优于0.05%传感器温度检验设备：高温试验箱：温度从0℃～+250℃温度控制精度为±1℃低温试验箱:温度能从0℃～-60℃温度控制精度为±1℃

　　传感器静态性能试验项目:零点输出、满量程输出、非线性、迟滞、重复性、零点漂移、超负荷。

　　传感器环境试验项目:零点温度漂移、灵敏度漂移、零点迟滞、灵敏度迟滞。（检查产品在规定的温度范内对温度的适应能力。此项参数对精度影响极为重要）

　　注意事项

　　在安装使用前应详细阅读产品样本及使用说明书,安装时压力接口不能泄露,确保量程及接线正确。压力传感器及变送器的外壳一般需接地，信号电缆线不得与动力电缆混合铺设, 传感器及变送器周围应避免有强电磁干扰。传感器及变送器在使用中应按行业规定进行周期检定。

编辑本段电容式压力变送器常见故障分析与处理方法

　　电容式压力变送器测量部分敏感部件采用全焊接结构，电子线路部分采用波峰焊接和接插件安装方式，整体结构坚固、耐用，故障甚少。对绝大多数使用者来就，如发现敏感部件出现故障，一般无法自行修复，应与生产厂家更换其整体部件。

　　一、变送器测量部分的检查

　　变送器测量部分产生的故障，都会引起变送器无输出或输出不正常，因此应首先检查变送器的测量敏感部件。

　　1．拆下法兰，检查敏感部件隔离膜片有无变形，破损和漏油现象发生。

　　2．拆下补偿板，不取出敏感部件，检查插针对壳体的绝缘电阻，在电压不超过100V的情况下，绝缘电阻不应小于100MΩ。

　　3．接通电路和气路，当压力信号为量程上限值时，关闭气源，输出电压和读数值应稳定不动。如果输出电压下降，则说明变送器有泄漏，可用肥皂水检查出泄漏部位。

　　二、变送器电路部分的检查

　　1．接通电源，在给定输入压力信号后，检查变送器输出端电压信号的状态。若无输出电压，应首先检查电源电压是否正常；是否符合供电要求；电源与变送器及负载设备之间有无接线错误。如果变送器接线端子上无电压或极性接反均可造成变送器无电压信号输出。排除上述原因，则应进一步检查放大器板线路中元件有无损坏问题；线路板接插件有无接触不良现象，可采取对照正常仪表的测量电压与故障仪表对应的测量电压相比较的方法，确定故障点，必要的情况下可更换有故障的放大器板。在对流量型变送器检查时，对J型放大器板应特别要注意采取防静电措施。

　　2．接通电源，在给定输入压力信号后，若变送器输出过高（大于10VDC），或输出过低（小于2.0VDC），且改变输入压力信号和调整零点、量程螺钉时输出均无反应。对于这类故障，除检查变送器测量部分敏感部件有无异常外，应检查变送器放大器板上“振荡控制电路部分”工作正常与否。高频变压器T1-12之间正常峰值电压应为25~35VP-P；频率约为32kHz。其次检查放大器板上各运算放大器的工作状况；各部分的元器件有无损坏问题等。此类故障需要更换放大器板。

　　3．变送器在线路设计和工艺装配质量上要求都十分严格，在实际使用中对出现的线路故障，经检查确认后与生产厂家更换其故障线路板，以确保仪表长期工作的稳定性和可靠性。

　　三、现场故障检查

　　施工现场出现的故障，绝大多数是由于使用和安装方法不当引起的，归纳起来有几个方面。

　　1．一次元件（孔板、远传测量接头等）堵塞或安装形式不对，取压点不合理。

　　2．引压管泄漏或堵塞，充液管里有残存气体或充气管里有残存液体，变送器过程法兰中存有沉积物，形成测量死区。

　　3．变送器接线不正确，电源电压过高或过低，指示表头与仪表接线端子连接处接触不良。

　　4．没有严格按照技术要求安装，安装方式和现场环境不符合技术要求。

　　以上出现的故障都会引起变送器输出不正常或测量不准确，但经过细心检查，严格按照技术要求使用和安装，及时采取有效措施，问题都可以排除，对不能处理的故障，应将变送器送到实验室或生产厂家做进一步检查。

安徽晶锋电缆集团有限公司专业生产：PT100 耐磨热电偶，工业防腐热电阻，双金属温度计，一体式温度变送器，压力变送器，数字温度传感器，不锈钢压力表，电力电缆