压力变送器是一种极为重要的工业仪器，它能够将接收的气体、液体等的压力信号转换为可传送的标准化输出信号。其输出信号与压力之间存在给定的连续函数关系，通常为线性函数。压力变送器作为直接与被测介质相接触的现场仪表，在众多行业中发挥着关键作用。它广泛应用于水利、水电、铁路交通、智能建筑、生产自控、航空航天、军工、石化、油井、电力、船舶、机床、管道等行业，并且常常在高温、低温、腐蚀、振动、冲击等恶劣环境中工作。压力变送器主要分为电动式和气动式两大类。电动式的统一输出信号为 0~10mA、4~20mA 或 1~5V 等直流电信号，气动式的统一输出信号为 20~100kPa 的气体压力。随着科技的不断发展，压力变送器也经历了四个阶段。早期采用大位移式工作原理，如曾氏水银浮子式差压计及膜盒式差压变送器，这些变送器精度低且笨重；20 世纪 50 年代出现了精度稍高的力平衡式差压变送器，但反馈力小，结构复杂，可靠性、稳定性和抗震性均较差；20 世纪 70 年代中期，随着新工艺、新材料、新技术的出现，尤其是电子技术的迅猛发展，出现了体积小巧，结构简单的位移式变送器；20 世纪 90 年代科学技术迅猛发展，变送器测量精度高而且逐渐向智能化发展，数字信号传输更有利于数据采集。目前已有电容式变送器、扩散硅压阻式变送器、差动电感式变送器和陶瓷电容式变送器等不同类型。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。它的主要作用是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等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。二、压力变送器的类型（一）按工作原理分类压力变送器按工作原理可分为电容式、压阻式、谐振式等。电容式压力变送器根据陶瓷膜片的形变造成的电容值变化来测压力，其具有体积小、重量轻、安装调试方便等特点。压阻式压力变送器用惠斯通电桥的原理测压力，通常采用半导体压敏材料，在受压时电阻率发生变化，使电桥产生与压力成正比的电压信号。谐振式压力变送器可不经过信号处理电路，直接输出数字脉冲信号等。（二）按接线方式分类压力变送器的接线方式有两线制、三线制和四线制。两线制由两根线组成一条回路，为压力变送器提供电源支持，传输电流信号，如输出电流信号的压力变送器，通常为 (4～20) mA 标准电控信号。三线制是两根传输信号，另外一根提供供电，三线制就是电源正极用一根线，信号正极用一根线，电源负极和信负极共用一根线，供电电压大多为 DC 24V，输出信号为 DC4 - 20mA。四线制是由两个独立的回路组成，彼此互不干扰，可输出电压信号和电流信号，其中两根线负责电源供应，另外两根线负责输出被转换放大的信号。（三）按输出方式分类压力变送器按输出方式可分为电压输出、电流输出、数字信号输出等。电压输出的压力变送器通常输出的电压信号为 (1～10) V、(1～5) V、(0～5) V 等标准控制信号。电流输出的压力变送器一般输出 (4～20) mA 的电流信号。数字信号输出的压力变送器精度更高，但产品响应相对较慢。（四）按压力测量范围分类压力变送器按压力测量范围可分为一般压力变送器（0.001～35MPa）、微压力变送器（0～1.5kPa）和负压变送器（0～-100kPa）。一般压力变送器适用于大多数工业场合，微压力变送器则常用于对压力变化非常敏感的场合，负压变送器主要用于测量低于大气压的压力。（五）按准确度分类压力变送器按准确度可分为高准确度变送器（0.1% 或 0.075% 级）和通用变送器（0.5% 级）。高准确度变送器通常用于对测量精度要求较高的场合，如实验室、精密仪器制造等。通用变送器则适用于一般工业场合，满足大多数工业应用的精度要求。三、压力变送器的工作原理压力变送器作为一种关键的工业测量设备，其工作原理基于特定的物理效应和电子电路设计。一般来说，压力变送器的被测介质的两种压力会通入高、低两个压力室。对于低压室而言，压力通常采用大气压或真空。这两种压力作用在敏感元件（如隔离膜片）的两侧，通过隔离片和元件内的填充液传送到测量膜片两侧。此时，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，测量膜片会产生位移，其位移量和压力差成正比，从而导致两侧电容量不等。通过振荡和解调环节，这种电容的变化会被转换成与压力成正比的信号。例如，电容式压力变送器就是利用这一原理工作的。它的 A/D 转换器将解调器的电流转换成数字信号，微处理器利用这个数字信号来判定输入压力值，并控制变送器的工作。同时，微处理器还进行传感器线性化、重置测量范围、工程单位换算、阻尼、开方、传感器微调等运算，以及诊断和数字通信等功能。压阻式压力变送器则采用了不同的原理。它通过测量粘结在弹性元件或与弹性元件制成一体的应变电阻阻值的大小，来测量受压弹性元件的应变，用应变电阻阻值表示压力，从而将被测压力信号转换成电信号。在实际应用中，压力变送器将压力信号转换为标准的电信号输出，如电动式压力变送器统一输出信号为 0～10mA、4～20mA 或 1～5V 等直流电信号，气动式压力变送器统一输出信号为 20～100Pa 的气体压力。这些标准信号可以方便地被各种电子设备接收和处理，实现对压力的实时监测和控制。总之，压力变送器通过巧妙的物理结构和电子电路设计，将压力这种力学信号准确地转换为电子信号，为工业生产中的压力测量和控制提供了可靠的技术手段。四、压力变送器的特点及优势（一）扩散硅压力变送器特点扩散硅压力变送器采用具有国际先进技术进口陶瓷传感器，再配以高精密电子元件，经严格要求的工艺过程装配而成。其具有以下特点：
测量精度高：精度最高可达 0.1% FS，有外部零点及满度调整可选，适合测量低压量程，过载压力强。
输出信号多样：能输出 4 - 20mA（二线制）、0/1 - 5VDC（三线制）等多种标准信号，可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，也能与各种自动调节系统或计算机系统配套使用。
防护等级高：变送器防护等级为 IP65，具有良好的防水、防尘性能，能适应各种恶劣的工业环境。
环境适应性强：环境温度范围为 -40～70℃，介质温度范围为 -40～125℃（温度补偿 -20～80℃），长期稳定性优于 0.1% F.S/ 年。可在多种温度条件下稳定工作，对温度变化不敏感。同时，采用全不锈钢结构，具有良好的耐腐蚀性，能适应各种复杂的介质环境。
（二）主要优点
工作可靠、性能稳定：压力变送器采用先进的传感技术和智能化的设计，能够在极端环境下准确、稳定地测量压力参数。例如，麦德胜智能压力变送器采用美国 Madshen 先进的传感器芯片和精密的信号处理算法，测量精度正常达 0.075% FS 甚至更高达 0.05% FS，同时具有良好的温度补偿和线性化处理功能，能够在较大的温度范围内保持稳定的测量性能。
外围器件少，可靠性高：压力变送器采用固体传感器设计，无机械可动部件，维修量少。例如，扩散硅压力变送器的敏感元件为非机械结构，基本上不再需要维护，能够降低损坏率，提高可靠性。
维护简单：结构简单，无需进行复杂的校准和调试工作。例如，智能压力变送器具有自诊断功能，能够及时发现并提示故障信息，方便进行快速维护和维修，减少停机时间。
体积小重量轻：例如，扩散硅压力变送器重量轻（2.4kg），小型化（166mm 总高），安装便捷，节省空间。
安装调试方便：紧凑的结构设计，安装便捷，节省空间。同时，配备智能化表头，支持多种参数设置和操作，通过简单的按键即可轻松完成，无需复杂的编程和调试。
抗干扰能力强：采用独特的屏蔽和滤波技术，能够有效地抵御外界干扰，确保测量信号的清晰和稳定。例如，麦德胜智能压力变送器具备强大的抗干扰能力，在垃圾焚烧电厂中，能有效抵御电磁干扰、振动等因素的影响。
传输距离远：压力变送器输出标准信号，如 4 - 20mA 电流信号，抗干扰能力强，传输距离远。可满足工业现场远距离传输的需求。
读数方便：配备清晰直观的液晶显示屏，实时显示压力值、单位、状态等信息，一目了然。同时，可提供 LED、LCD、指针三种指示表头，现场读数十分方便。
可测量多种介质：由于扩散硅材料本身优良的化学防腐性能好，即使传感器受压面不隔离，也能在普通使用中适应各种介质。硅材料又与硅油有良好的兼容性，使它在采用防腐材料隔离时结构工艺更易于实现。加之它的低电压、低电流、低功耗、低成本和本质安全防爆的特点，可替代诸多同类型的同功能产品，具有优良的性能价格比。
准确度高稳定性好：随着集成工艺技术进步，扩散硅敏感膜的四个电阻一致性得到进一步提高，原始的手工补偿已被激光调阻、计算机自动休整技术所替代，传感器的零位和灵敏度温度系数已达 10 - 5/℃数量级，工作温度也大幅度提高。综合表态精度高，频响高，抗电击穿性能好，可靠性高，耐腐蚀性好。
五、压力变送器的发展历史压力变送器的发展历程见证了科技的不断进步。早期压力变送器采用大位移式工作原理，如水银浮子式差压计及膜盒式差压变送器，这些变送器精度低且笨重。例如，在当时的工业环境中，由于精度问题可能导致测量结果与实际压力存在较大偏差，影响生产过程的控制和决策。而且，其笨重的特点也给安装和维护带来了很大的困难，需要耗费大量的人力和物力。20 世纪 50 年代，有了精度稍高的力平衡式差压变送器。这种变送器虽然在精度上有了一定的提升，但反馈力小，结构复杂，可靠性、稳定性和抗振性均较差。据统计，当时力平衡式差压变送器的故障发生率相对较高，平均每台变送器在一年内可能会出现数次故障，这给工业生产带来了不小的困扰。而且其复杂的结构也使得维修难度加大，维修人员需要具备较高的专业知识和技能才能进行有效的维护。20 世纪 70 年代中期，随着新工艺、新材料、新技术的出现，尤其是电子技术的迅猛发展，出现了体积小巧，结构简单的位移式变送器。这种变送器的体积通常只有传统变送器的几分之一甚至更小，大大节省了安装空间。同时，其简单的结构也使得维护更加容易，维修成本降低。例如，在一些空间有限的工业场所，小型化的位移式变送器能够轻松安装，而不会像传统变送器那样占用过多空间。20 世纪 90 年代科学技术迅猛发展，变送器测量精度提高而且逐渐向智能化发展，数字信号传输更有利于数据采集，出现了扩散硅压阻式变送器、电容式变送器、差动电感式变送器和陶瓷电容式变送器等不同类型。智能压力变送器具有自动补偿、通讯、自诊断、逻辑判断等功能，大大提高了测量的准确性和可靠性。例如，在一些对压力测量要求极高的行业，如航空航天、精密仪器制造等，智能压力变送器能够实时监测压力变化，并通过数字信号传输将数据快速准确地传输到控制系统，实现对生产过程的精确控制。随着科技的不断进步，压力变送器的发展前景广阔。未来，压力变送器将更加智能化、小型化、集成化，为工业生产提供更加准确、可靠的压力测量解决方案。六、压力变送器的应用范围压力变送器在工业领域中发挥着至关重要的作用，其应用范围广泛。在石油 / 石化 / 化工行业，压力变送器与节流装置配套，提供流量测量和控制，可测量管道和贮罐的压力和液位。例如，在炼油厂中，准确测量管道内的压力对于确保生产过程的安全和稳定至关重要。压力变送器能够实时监测压力变化，一旦压力超出安全范围，控制系统可以及时采取措施，避免事故的发生。在电力 / 城市煤气 / 其它公用事业领域，压力变送器适用于要求高稳定度和高精度测量的场所。例如，在发电厂中，压力变送器用于监测锅炉内的压力，确保锅炉在安全的压力范围内运行。同时，在城市煤气输送系统中，压力变送器可以监测管道内的压力，保证煤气的稳定供应。在纸浆和造纸行业，压力变送器用于要求耐化学液体、耐腐蚀性液体之类的场所。由于纸浆和造纸过程中会使用各种化学药品，这些化学药品对普通的测量设备具有腐蚀性。而压力变送器采用特殊的材料和设计，能够在这种恶劣的环境下长期稳定工作。在钢铁 / 有色金属 / 陶瓷行业，压力变送器用于炉膛压力测量等要求高稳定性、高精度测量的场所，以及在严格控制温度、湿度等条件下要求稳定测量的场所。例如，在钢铁冶炼过程中，炉膛内的压力变化对生产过程有着重要影响。压力变送器能够准确测量炉膛压力，为生产过程的优化提供数据支持。在机械 / 造船行业，压力变送器用于在严格控制温度、湿度等高精度条件下要求稳定测量的场所。例如，在船舶制造中，压力变送器用于监测船舶发动机的油压和水压，确保发动机的正常运行。同时，在机械制造过程中，压力变送器可以用于测量各种液压系统的压力，保证机械设备的稳定运行。此外，压力变送器还在环保监测领域得到广泛应用。例如，在大气、水质等环境参数的监测中，压力变送器可以测量环境压力，为环境监测提供数据支持。在医疗设备中，压力变送器常用于血压、呼吸机、输液泵等设备的压力监测和控制，保证医疗设备的安全运行。总之，压力变送器在工业过程压力参数的测量和控制中发挥着重要作用，其应用范围涵盖了石油化工、电力、造纸、钢铁、机械、环保、医疗等众多行业。随着科技的不断进步，压力变送器的应用领域还将不断拓展。
在工厂中，压力变送器有多个重要作用。 一是用于过程监测，它可以实时测量管道、反应釜、压力容器等设备内的压力。比如在化工工厂的化学反应过程中，精确监测反应釜内压力变化，保证反应在安全合适的压力条件下进行，防止因压力异常导致的爆炸等危险事故。 二是用于控制生产流程。压力变送器把压力信号传输给控制系统，控制系统根据压力信号来自动调节阀门的开度、泵的转速等设备的运行参数。例如在制药厂的液体输送过程中，通过压力变送器的信号控制管道中液体的流速和流量，确保药品生产的各个环节压力稳定，以此保证产品质量的一致性。 三是用于设备保护。当压力超出设定的安全范围，压力变送器发出的信号可以触发报警装置，甚至直接关停相关设备，避免设备因过高或过低的压力而损坏，减少工厂的维修成本和停机时间。