压力测量元件及变送器
压力变送器内部结结构
压力变送器内部结结构
压力变送器内部结构
压力变送器是一种传感器，它使用测量压力作为输入，并转换为电信号作为输出。
压力变送器的内部结构通常包括信号线、电阻式膜片、传感器等，它们共同起到提供可靠准确的压力测量的作用。
一般的压力变送器由以下几个部分组成：
1、信号线：信号线是用来将压力变送器的输出电信号传输给监测仪表的部件。
它采用的材料有普通线缆、高可靠度铜电缆、矿物油电缆、不锈钢线缆、硅橡胶电缆等。
2、电阻式膜片：电阻式膜片是指用来测量压力的部件。
电阻式膜片由导体片、阻碍片和膜片三部分组成，当受到压力的作用时，电阻式膜片的电阻值会发生变化，这样可以用电信号表示压力大小。
3、传感器：传感器是指将变化的压力反馈给监测仪表的部件。
压力变送器通常采用的传感器有温度传感器、液位传感器、硅片传感器、高温封装传感器等。
4、电子元件：电子元件是指负责处理压力变送器内部的信号传输，并产生输出电信号的部件。
压力变送器中所用的电子元件有变压器、变频器、放大器等。
这些部件组成的压力变送器可以精确测量不断变化的压力并将其转换为电信号，用于监测压力大小。
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压力变送器的作用和工作原理
压力变送器的作用和工作原理压力变送器是一种常见的工业自动化仪表，广泛应用于各个行业，起到了重要的作用。
它可以将被测介质的压力转换成标准信号，通过电气或电子系统进行处理和传输。
下面将从作用和工作原理两个方面来介绍压力变送器。
一、压力变送器的作用1. 测量和监控压力：压力变送器的主要作用是测量和监控压力。
在工业生产中，许多过程都需要对压力进行控制和监测，以确保生产的安全和稳定。
压力变送器可以将被测介质的压力转换为电信号，通过显示仪表或控制系统进行实时监测和控制。
2. 传输和转换信号：压力变送器可以将被测介质的压力信号转换为标准信号，如4-20mA电流信号或0-10V电压信号。
这些标准信号可以方便地进行传输和处理，使得压力数据能够被其他仪表或系统接收和处理。
二、压力变送器的工作原理压力变送器的工作原理基于压力的力学性质和电气原理。
下面以常见的压阻式压力变送器为例，介绍其工作原理。
1. 压阻式压力变送器的结构：压阻式压力变送器主要由感应元件和电路模块组成。
感应元件通常采用金属薄膜应变片或硅片，它们具有压力敏感性，能够随着被测介质的压力变化而发生形变。
电路模块负责将感应元件的形变转换为电信号。
2. 压力的测量原理：当被测介质施加压力时，感应元件会发生形变。
在压阻式压力变送器中，感应元件通常是一片金属薄膜应变片。
当介质压力作用在应变片上时，应变片会发生弯曲或拉伸，导致电阻值发生变化。
通过测量电阻值的变化，可以获得被测介质的压力信息。
3. 电信号的转换和传输：通过电路模块，将感应元件的电阻变化转换为标准信号。
常见的转换方式是将电阻变化转换为电流信号或电压信号。
转换后的信号可以方便地被其他仪表或系统接收和处理。
总结：压力变送器是一种重要的工业自动化仪表，具有测量和监控压力、传输和转换信号的作用。
其工作原理基于压力的力学性质和电气原理，通过感应元件和电路模块将被测介质的压力转换为电信号进行传输和处理。
压力变送器的应用广泛，为各个行业的生产过程提供了重要的支持和保障。
常见压力变送器及传感器的原理和分类
常见压力变送器/传感器的原理和分类压力变送器是一种把非电量转变成电信号的器件，变送器关键件主要包含：压力敏感部件、集成电路、结构件三部分。
压力敏感部件有溅射型、电阻应变型、扩散硅型、微熔型、蓝宝石型、陶瓷型等，在外加激励电压后，通过惠斯登测量原理输出电信号，达到测量介质压力的目的。
☆电阻应变压力变送器原理电阻应变型压力变送器关键器件是电阻应变片，它是一种将被测件上的应变变化，转换成为一种电信号的敏感器件。
通常是将应变片通过特殊的粘合剂紧密的粘在产生力学应变基体上，当基体受力发生应力变化时，电阻应变片也一起产生形变，使应变片的阻值发生改变，从而使加在电阻上的电压发生变化。
这种应变片在受力时产生的阻值变化通常较小，一般这种应变片都组成应变电桥，并通过后续的仪表放大器进行放大，再传输给处理电路（通常是A/D 转换和CPU）、显示或执行机构。
☆陶瓷压力变送器原理压力直接作用在陶瓷膜片的前表面，使膜片产生微小的形变，厚膜电阻印刷在陶瓷膜片的背面，连接成一个惠斯登电桥，由于压敏电阻的压阻效应，使电桥产生一个与压力成正比的高度线性、与激励电压也成正比的电压信号，根据压力量程的不同，标准的信号可标定为2.0 / 3.0 / 3.3mV/V 等，可以和应变式传感器相兼容。
通过激光标定，传感器具有很高的温度稳定性和时间稳定性，并可以和绝大多数介质直接接触。
☆扩散硅压力变送器原理被测介质的压力直接作用于传感器的膜片上（不锈钢或陶瓷），使膜片产生与介质压力成正比的微位移，使传感器内部芯片的电阻值发生变化，利用电子线路检测这一变化，并转换输出一个对应于这一压力的标准测量信号。
☆溅射薄膜压力变送器原理在高真空度中，利用磁控技术，将绝缘材料、电阻材料以分子形式淀积在不锈钢弹性膜片上，形成分子键合的绝缘材料薄膜和电阻材料薄膜，并与弹性不锈钢膜片融为一体，再经过光刻、调阻、温度补偿等工序，在弹性不锈钢膜片上形成牢固而稳定的惠斯登电桥，当被测介质压力作用于弹性不锈钢膜片时，惠斯登电桥则产生与压力成正比的电输出信号，将信号经过放大、调节等处理，再配以适当的结构，就成为各个应用领域的压力传感器和变送器。
压力变送器的原理和分类
压力变送器的原理和分类压力变送器是一种常用于工业自动化控制系统中的传感器设备，它能够将压力信号转换为标准的电信号输出，以实现对压力参数的测量、监测和控制。
本文将介绍压力变送器的基本原理和常见的分类。
一、压力变送器的原理1. 压力传感器原理压力传感器是压力变送器的核心部件，它通过感受被测介质的压力信号，将压力转换为电信号输出。
常见的压力传感器原理有压阻式、电容式和电感式等。
2. 传感器与变送器的结合传感器检测到的压力信号需要经过处理后才能输出为标准的电信号，以便与控制系统进行通信。
变送器的作用就是将传感器采集到的压力信号进行放大、线性化和隔离等处理，最终输出为标准的电信号。
二、压力变送器的分类根据测量原理和结构特点，压力变送器可分为以下几类：1. 压阻式压力变送器压阻式压力变送器采用特殊的压阻元件，当被测介质的压力作用于压阻元件时，其电阻值发生变化，通过对电阻值进行测量和处理，转换为相应的电信号。
它具有简单、可靠、价格较低等特点，广泛应用于工业控制和仪表领域中。
2. 容式压力变送器容式压力变送器采用能够随压力变化而发生形变的柔性膜片或隔膜作为感应元件，通过测量膜片或隔膜的形变程度来间接测量压力。
它具有高精度、高稳定性、抗冲击性好等特点，广泛应用于流量、液位等精密测量领域。
3. 振动式压力变送器振动式压力变送器利用悬挂在晶体上的微小质量块，并通过质量块在介质压力作用下发生的微小振动来检测压力变化。
它具有响应速度快、可测低压、不易受介质性质和温度影响等特点，广泛应用于石油、化工等工业领域。
4. 电容式压力变送器电容式压力变送器利用被测介质的压力改变感应电容器之间的电容值发生变化，通过测量电容值来间接测量压力。
它具有高精度、高稳定性、抗干扰能力强等特点，广泛应用于医疗、航空航天等领域。
5. 压电式压力变送器压电式压力变送器利用压电材料的压力感应特性，将被测介质的压力转换为相应的电荷输出或电压输出。
它具有体积小、抗振、可靠性高等特点，广泛应用于汽车、航空等领域。
压力变送器的原理和分类
压力变送器的原理和分类1. 压力变送器的原理压力变送器是一种用于测量、变换和传递压力信号的装置。
它利用一种传感元件，将被测压力转换为与压力成正比的电信号或气动信号。
主要原理包括弹簧变形原理、压力传感元件原理以及电气信号转换原理。
1.1 弹簧变形原理压力变送器中常用的弹簧原理是指通过受力后的弹性形变，将被测压力转换为推动位移或转动，从而产生输出信号。
它采用了恒力弹簧或恒位移弹簧，在压力作用下发生变形，从而产生变量输出。
1.2 压力传感元件原理压力传感元件是压力变送器的核心部件，常见的有电阻应变式压力传感器和膜片式压力传感器。
电阻应变式压力传感器利用应变电阻的改变来检测压力变化，膜片式压力传感器则利用薄膜受力变形来测量压力。
1.3 电气信号转换原理压力变送器将压力信号转换为电信号的过程称为电气信号转换。
常见的转换方式有电阻变化、电容变化以及电压输出等。
根据具体应用，可以选择相应的信号转换原理。
2. 压力变送器的分类压力变送器根据不同的工作原理、测量范围和应用场合，被分为多种分类。
下面将介绍常见的压力变送器分类。
2.1 绝对压力变送器绝对压力变送器能够测量相对于真空压力零点的绝对压力，常见的应用领域包括高海拔地区气压测量、空气质量检测等。
2.2 相对压力变送器相对压力变送器测量的是相对于大气压力的压力值。
它通常用于气体压力、液体压力等的测量。
2.3 差压变送器差压变送器能够测量两个系统之间的压力差值，常见的应用场景包括压力过滤检测、流体泵测压等。
2.4 电容式压力变送器电容式压力变送器利用电容的变化来测量压力。
它具有灵敏度高、响应速度快等优点，广泛应用于工业自动化控制领域。
2.5 振动式压力变送器振动式压力变送器利用振动频率的变化来测量压力，适用于高温、高粘度液体的测量，如油井压力、炼油压力等。
2.6 数字式压力变送器数字式压力变送器通过内部的处理单元将模拟信号转换为数字信号，具有高精度、抗干扰能力强等特点，广泛应用于工业控制系统中。
压力测量仪表有哪几种
用于压力测量的仪表种类很多，按其转换原理可大致分为以下几种。
1、液柱式压力表液柱式压力表是根据静力学原理，将被测压力转换成液柱高度来进行压力测量的。
这类仪表包括U形管压力计、单管压力计、斜管压力计等。
常用的测压指示液体有酒精、水、四氯化碳和水银。
这类仪表的优点是结构简单，反应灵敏，测量准确；缺点是受到液体密度的限制，测压范围较窄，在压力剧烈波动时，液柱不易稳定，而且对安装位置和姿势有严格要求。
一般仅用于测量低压和真空度，多在实验室中使用。
2、弹性式压力表弹性式压力表是根据弹性元件受力变形的原理，将被测压力转换成元件的位移来测量压力的。
常见的有弹簧管压力表、波纹管压力表、膜片（或膜盒）式压力表。
这类测压仪表结构简单，牢固耐用，价格便宜，工作可靠，测量范围宽，适用于低压、中压、高压多种生产场合，是工业中应用最广泛的一类压力测量仪表。
不过弹性式压力表的测量精度不是很高，且多数采用机械指针输出，主要用于生产现场的就地指示。
当需要信号远传时，必须配上附加装置。
3、压力传感器和压力变送器压力传感器和压力变送器是利用物体某些物理特性，通过不同的转换元件将被测压力转换成各种电量信号，并根据这些信号的变化来间接测量压力的。
根据转换元件的不同，压力传感器和压力变送器可分为电阻式、电容式、应变式、电感式、压电式、霍尔片等形式。
这类压力测量仪表的最大特点就是输出信号易于远传，可以方便地与各种显示、记录和调节仪表配套使用，从而为压力集中监测和控制创造条件。
在生产过程自动化系统中被大量采用。
扩展资料：用途：压力表可以指示、记录压力值，并可附加报警或控制装置。
仪表所测压力包括绝对压力、大气压力、正压力(习惯上称表压)、负压(习惯上称真空)和差压。
工程技术上所测量的多为表压。
压力的国际单位为帕，其他单位还有：工程大气压、巴、毫米水柱、毫米汞柱等。
压力是工业生产中的重要参数，如高压容器的压力超过额定值时便是不安全的，必须进行测量和控制。
压力变送器工作原理
压力变送器工作原理压力变送器是一种用于测量和转换压力信号的仪器，广泛应用于工业自动化控制系统中。
它能够将被测压力信号转换为标准的电流信号或电压信号，以便于监测、控制和记录。
1. 压力变送器的基本原理压力变送器的基本原理是利用力的传递和变换来实现压力的测量和转换。
它由感应元件、变送器和电路组成。
感应元件：压力变送器的感应元件通常采用压阻式或电容式传感器。
压阻式传感器是通过压阻材料的电阻值与压力之间的关系来实现压力测量的。
电容式传感器则是通过测量电容值与压力之间的关系来实现压力测量的。
这些感应元件能够将压力信号转换为电阻值或电容值。
变送器：变送器是压力变送器的核心部件，它负责将感应元件转换的电阻值或电容值转换为标准的电流信号或电压信号。
变送器通常采用电桥或电容变送器来实现。
电桥变送器是通过调节电桥的电阻值来实现电流信号的输出。
电容变送器则是通过调节电容值来实现电压信号的输出。
电路：电路是压力变送器的控制和处理部分，它可以根据需要对信号进行放大、滤波、线性化等处理。
电路还可以根据用户的要求进行输出信号的调节和校准。
2. 压力变送器的工作过程压力变送器的工作过程可以分为以下几个步骤：(1) 压力传感：被测介质的压力作用在感应元件上，使其发生变化。
(2) 信号转换：感应元件将压力信号转换为电阻值或电容值。
(3) 信号处理：电路对感应元件输出的信号进行放大、滤波、线性化等处理。
(4) 信号输出：经过处理后的信号被转换为标准的电流信号或电压信号，以便于监测、控制和记录。
3. 压力变送器的特点和应用压力变送器具有以下特点：(1) 高精度：压力变送器能够提供高精度的压力测量和转换。
(2) 宽测量范围：压力变送器可以适应不同的压力范围，从几毫巴到几百兆帕。
(3) 良好的稳定性：压力变送器具有良好的长期稳定性和重复性。
(4) 耐用性强：压力变送器通常采用不锈钢等材料制作，具有良好的耐腐蚀性和耐高温性。
(5) 易于安装和维护：压力变送器具有简单的结构和便于安装的特点，同时也易于维护和保养。
压力变送器和温度变送器的符号
文章标题：深度解析压力变送器和温度变送器的符号在工业自动化控制系统中，压力变送器和温度变送器是两种常见的传感器设备，它们在工艺控制和监测中起着至关重要的作用。
了解其符号标识对于工程师和技术人员来说至关重要。
本文将深入探讨压力变送器和温度变送器的符号，帮助读者更好地理解这两种设备的工作原理和使用方法。
一、压力变送器的符号1. 压力变送器的定义压力变送器是一种将被测压力转换成标准信号输出的变送器。
在控制系统中，它通过测量被测介质的压力，将其转换成标准的电信号，以实现对压力的测量、控制和调节。
2. 压力变送器的符号标识在工程图纸或控制系统图表中，压力变送器通常以标准的符号进行表示。
其符号主要包括压力测量元件、电气连接和输出等部分。
下面是压力变送器的典型符号标识：（1）压力测量元件表示在图中，压力变送器的压力测量元件通常以P表示，P下方常带有符号，表示压力的测量范围和单位。
P1表示1MPa的压力测量，P2表示2MPa的压力测量等。
（2）电气连接表示在图中，压力变送器的电气连接通常以符号表示。
常见的符号包括连接线、接地、输入电源和输出信号等。
连接线表示压力变送器的电气连接，接地表示地线连接，输入电源表示电源输入，输出信号表示标准信号输出等。
（3）输出表示在图中，压力变送器的输出通常以符号表示。
常见的符号包括4-20mA输出、0-10V输出等。
4-20mA表示标准的电流输出，0-10V表示标准的电压输出等。
二、温度变送器的符号1. 温度变送器的定义温度变送器是一种将被测温度转换成标准信号输出的变送器。
在工艺控制系统中，它通过测量被测介质的温度，将其转换成标准的电信号，以实现对温度的测量、控制和调节。
2. 温度变送器的符号标识在工程图纸或控制系统图表中，温度变送器通常以标准的符号进行表示。
其符号主要包括温度测量元件、电气连接和输出等部分。
下面是温度变送器的典型符号标识：（1）温度测量元件表示在图中，温度变送器的温度测量元件通常以T表示，T下方常带有符号，表示温度的测量范围和单位。
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• 根据国际制单位，压力单位为帕斯卡，简称帕(Pa)。
•
1Pa=1N/m2
压力单位换算表
•
• 压 力 帕/Pa 工程大气 物理大气 汞柱
单位
压kgf/cm2 压atm /mmHg
水柱/mH2O 磅/英寸2 lb/ in2
Pa
1
1.0197*10-5 9.869*10-6 7.501*10-3 1.0197*10-4 1.450*10-4
弹性元件
• C.波纹管式 弹性元件
2.弹簧管压力表
测量原理:
弹簧管1是压力计的测量元件。图中所示为单圈弹簧管，它 是一根弯成2700圆弧的椭圆截面的空心金属管。管子的自由端 B封闭，管子的另一端固定在接头9上。当通入压力p后，由于 椭圆形截面在压力的p作用下将趋于圆形,使弹簧管的自由B端 产生位移,且与输入压力的大小成正比.所以只要测得点B的位移 量,就能反映压力p的大小.
表压、真空度、 绝对压力
表压: p表压 = p绝对压力 - p大气压力 大气压力线 •真空度(被测压力低于大气压): p真空度 = p大气压力 - p绝对压力
绝对压力的零线
压力表的分类
• Ⅰ. 按测压范围分 • Ⅱ.按测压原理分
• 一.液柱式压力计 • 二.弹性式压力计
弹性元件 弹簧管压力表 膜片式压力表 霍尔片式弹簧管远传压力表
指示所受压力的大小。
弹簧管测压原理 的计算
• 上图中：
Ａ－弹簧管的固定端；Ｂ－弹簧管的自由端；Ｏ－弹簧管中心轴
－弹簧管中心角的初始值；
－中心角的变化量；
ｒ、Ｒ－弹簧管弯曲圆弧的内、外半径；
ａ、ｂ－弹簧管椭圆截面的长、短半轴。
• 弹簧管内部受压后（管内压力比管外压力大），其椭 圆形截面将趋向于变成圆形，但内外圆弧的弧长不会
•1-弹簧管; 2-拉杆; 3-扇形齿轮; 4-中心齿轮; 5-指针; 6-面板; 7-游丝; 8-调节螺钉; 9-接头
弹簧管压力表结构示意图
单 圈 弹 簧 管
弹簧管测压工作原 理
•
图2-1 弹簧管的测压原理
图2-2 传动放大机构原理
•
将弹簧管受压后自由端产生的位移进行放大、并
将线位移变换为角位移，推动同轴指针发生偏转，从而
kgf/cm2 atm mm Hg ｍ H2O lb/ in2 bar
9.807 *104
1.0133 *105
1.3332 *102
9.806 *103
6.895 *103
1*105
1 1.0332 1.3595*10-3 0.1000 0.07031 1.0197
0.9678
1
1.3158 *10-3 0.09678
将上式变换，得到：
• 因此：弹簧管原来的中心角越大，其灵敏度越高； 而短半轴ｂ越小，中心角的变化量将越大，即在相同 的中心角下，短半轴越小越灵敏。
3.膜片式压力表
• 隔膜压力表
表
霍尔片：半导体材料制成的薄片，电子在其内可以不均匀 分布。
霍尔效应：自由电子在霍尔片中运动时，如果受到电磁力 的作用，其运动轨迹将发生偏移，造成霍尔片的一个端 面上有电子积累，另一个端面上有正电荷过剩，形成电 位差－－霍尔电势。
压力测量元件及变送器
2020年4月26日星期日
第一节.压力测量 及其变送
压力：指均匀垂直的作用于单位面积上的力。 在化学反应过程中，压力既能影响物料平衡，也影响
化学反应速度，所以，压力的测量与控制，对保证生产 过程正常进行，达到高产、优质、低消耗和安全是十分 重要的。
•压力可用公式表示为：
•（p 表示压力，F 表示垂直作用力，S 表示受力面积）
电信号传输
的砝码
细类 特点 精度等级
U形管、倾斜 式、杯式、补 偿式
结构简单、使 用方便测量范 围窄(低压真空 )精度＝ｆ（毛
细管、密度、视 角）
0.02、0.05、 0.2、0.1、1 、1.5
弹簧管(单圈、多 圈)、膜片式、膜 盒式、波纹管式 、板簧式
简单方便安全 价廉；测量使 用范围宽；可 与附件构成远 传仪表
0.06805
0.9869
735.6 760 1 73.55 51.71 750.1
10.00 10.33 0.0136 1 0.7031 10.197
14.22 14.70 1.934*10-2 1.422 1 14.50
巴 /bar
1*10-5
0.9807
1.0133
1.3332 *10-3 9.806* 10-2 6.895* 10-2 1
一等、二等、三等 0.02、0.05、0.2
各种气体减压表
一、液柱式压力 计
• 工作原理：
•
•
连续的液体柱具有静压: P = k * h
• 分类：
•
U形管、倾斜式、杯式、补偿式
特点
•
结构简单、使用方便，测量范围窄(低压真空)，
•
精度＝ｆ（毛细管、密度、视角）
测量范围
•
0～0.26ＭＰａ、±3.3ＫＰａ～±0.1ＭＰａ
一般：1、1.5、2.5 精密：0.1、0.25、 0.4、0.6
霍尔片式、电阻 式、电容式、应 变片式、力矩平 衡式 输出为电信号， 方便传输和处理 ；适用范围广、 发展迅速
0.2～1.5
单活塞式、双活塞 式
测量精度高，可达 0.05～0.02％；精 度受浮力、温度、 重力加速度影响； 结构复杂、价格贵
• 三.气动式压力变送器 • 四.电气式压力计 • 五.活塞式压力计
•next
计、真空计、微压计、压力表 等
仪表类别 液柱式 弹性式 电气式 活塞式
工作原理 连续的液体柱 弹性元件的形 同弹性式,电气元 受压的连续液体传送
具有静压
变(位移)正比于 件将位移转换为 压力,再转换成活塞上
:P=k*h
所受的力
改变，因而引起弹簧管圆弧趋于挺直，自由端向外伸
展。
以 、Ｒ、ｒ、ａ、ｂ分别表示弹簧管受压后的
对应值，则Leabharlann ：•Ｒ ＝Ｒ ；ｒ＝ｒ ；
•
（Ｒ－ｒ）＝（Ｒ－ｒ） ；
因为 ：Ｒ－ｒ＝２ｂ；Ｒ－ｒ＝２ｂ；
所以ｂ＝ｂ 。
弹簧管测压原理 的计算(续)
• 弹簧管受压后：ｂ＞ｂ，所以 ＜ 。弹簧管自由 端所在的中心角随之减少，这时自由端由Ｂ点发生 位移到Ｂ。 ｂ ＝ ｂ ＋ｂ， ＝ － ， ｂ ＝ （ｂ ＋ｂ）（ － ）
主要用途：
测低压及真空或作标准计量仪器
•back
二、弹性式压力计
• 弹性式压力计是利用各种形式的弹性元件,在被测介 质压力的作用下,使弹性元件受压后产生弹性形变的 原理而制成的压力仪表. 特点: 结构简单、使用可靠、价格低廉、测量范围广、 有足够的精度。
• 1.弹性元件: A.薄膜式弹性元件
• B.弹簧管式 弹性元件