壓力變送器資料

目錄

前言............................................................................2

第一章、相關(guān)理論知識............................................................6

一、壓力變送器...........................................................6

二、擴散硅壓力變送器.....................................錯誤！未定義書簽。

三、壓力變送器選型介紹.....................................................16

五、變送器電路部分的檢查...................................................21

六、現(xiàn)場故障檢查...........................................................22

第二章、設(shè)計的基本要求.........................................................23

1、控制器的基本功能：......................................................23

2、結(jié)構(gòu)和外觀：............................................................23

3、主要技術(shù)參數(shù)：..........................................................23

4、包裝：...................................................................23

第三章、傳感器原理.............................................................24

第四章、壓力傳感器原理與應(yīng)用...................................................25

第五章、工作原理...............................................................27

基于NPX1傳感芯片的發(fā)射模塊設(shè)計......................................27

三、壓力傳感器PCB原理圖...............................................28

四、壓力傳感器模塊設(shè)計原理圖...........................................29

致謝.........................................................................30

參考文獻........................................................................31

、，.、.

刖s

壓力變送器是工業(yè)實踐中最為常見的一種能夠傳感器，其廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)自控環(huán)

境，涉及水利電力、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、機床管道等眾多行業(yè)。壓力變送器是一種能感應(yīng)壓力，并將壓力信號轉(zhuǎn)化成可傳遞的

統(tǒng)一輸出信號的儀表，而且其輸出信號于壓力信號之間，有一定的連續(xù)線性函數(shù)關(guān)系。壓

力變送器從一般意義上，往往指壓力變送器和差壓變送器，主要由測壓原件傳感器、測量電

路和過程連接件等組成。它能將接收的氣體、液體等壓力信號轉(zhuǎn)變成標準的電流電壓信號

(4?20mADC),以供給指示報警儀、記錄儀、調(diào)節(jié)器等二次儀表進行測量、指示和過程調(diào)

節(jié)。2007年，中國壓力變送器市場規(guī)模達到21億元，臺套數(shù)達到60萬。由于工作環(huán)境、

介質(zhì)、介質(zhì)溫度等等原因，所以我們選用壓力變送器一定要考慮這些問題。

設(shè)計技術(shù)指標：

電路原理圖及說明:

程序

壓力傳感器的等效電路如圖2所示。從圖2可看出，壓力傳感器內(nèi)部可以看成是一個惠斯通

電橋，激勵電源可以選擇恒壓源或恒流源，采用恒流源可以有效克服激勵電源波動等干擾造

成的測量誤差。

當激勵電流為1mA時，壓力傳感器滿量程輸出為100mV,因此，壓力傳感器的信號還需

要放大處理。

激勵一

信號+

激勵-

信號-

圖2壓力傳感器的等效電路圖

圖3為壓力傳感器驅(qū)動放大電路.從圖3可看

出.上邊恒流源驅(qū)動部分為壓力傳感器驅(qū)動模塊.提

供約為1mA的電流.下邊為典型的儀表放大器

電路.

GND

怛流派驅(qū)動部分

信號放入調(diào)理部分

圖3壓力傳感器驅(qū)動放大電路

1.2數(shù)字處理部分

數(shù)字處理部分采用Al)nCR36,

fit

第一章、相關(guān)理論知識

一、壓力變送器

壓力變送器把壓力信號傳到電子設(shè)備，進而在計算機顯示壓力。其原理大致是：

將水壓這種壓力的力學(xué)信號轉(zhuǎn)變成電流（4-20mA）這樣的電子信號壓力和電壓或電流

大小成線性關(guān)系，一般是正比關(guān)系，所以，變送器輸出的電壓或電流隨壓力增大而增大，由

此得出一個壓力和電壓或電流的關(guān)系式，壓力變送器的被測介質(zhì)的兩種壓力通入高、低兩壓

力室，低壓室壓力采用大氣壓或真空，作用在3元（即敏感元件）的兩側(cè)隔離膜片上，通過菲

格瑞思隔離片和元件內(nèi)的填充液傳送到測量膜片兩側(cè)。壓力變送器是由測量膜片與兩側(cè)絕緣

片上的電極各組成一個電容器。當兩側(cè)壓力不一致時，致使測量膜片產(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，通過振蕩和解調(diào)環(huán)節(jié)，轉(zhuǎn)換成與壓力成正比的信號。

（菲格瑞思）

壓力變送器

能在各種正負壓力測量中得到廣泛應(yīng)用。采用進口擴散硅或芯體作為壓力檢測元件，傳

感器信號經(jīng)高性能電子放大器轉(zhuǎn)換成0-10mA或4-20mA統(tǒng)一輸出信號。可替代傳統(tǒng)的遠傳

壓力表，霍爾元件、差動變送器，并具有DDZ-H及DDZ-HI型變送器性能。能與各種型號

的動圈式指示儀、數(shù)字壓力表、電子電位差計配套使用，也能與智能調(diào)節(jié)儀或計算機系統(tǒng)配

套使用。

概述

擴散硅變送器選用進口擴散硅壓力芯片制成，當外界液位發(fā)生變化時，壓力作用在不銹

鋼隔離膜片上，通過隔離硅油傳遞到擴散硅壓力敏感元件上引起電橋輸出電壓變化，過精密

的補償技術(shù)、信號處理技術(shù)、轉(zhuǎn)換成標準的電流信號。該電流信號的變化正比于液位的變化。

特點

1）使用被測介質(zhì)廣泛，可測油、水及與316不銹鋼和304不銹鋼兼容的糊狀物，具有

一定的防腐能力。

2）高準確度、高穩(wěn)定性、選用進口原裝傳感器，線性好，溫度穩(wěn)定性高。

3）體積小、重量輕、安裝、調(diào)試、使用方便

4）不銹鋼全封閉外殼，防水好。

5）壓力傳感器直接感測被測液位壓力，不受介質(zhì)起泡、沉積的影響。

工作原理:

當壓力信號作用于傳感器時，壓力傳感器將壓力信號轉(zhuǎn)換成電信號，經(jīng)差分放大和輸出

放大器放大，最后經(jīng)V/A電壓電流轉(zhuǎn)換成與被測介質(zhì)（液體）的液位壓力成線性對應(yīng)關(guān)系

的4-20mA標準電流輸出信號。主要技術(shù)參數(shù)電源：24VDC輸出4?20mA二線制零位

可調(diào)范圍：±5%F.S量程調(diào)節(jié)比：3：1以上量程范圍：-lOOkPa?0?60MPa負載特性：負

載在0~600。內(nèi)（24VDC供電）維持恒流輸出隔爆型dIIBT4,本安型iaIICT5過壓極

限：2倍于以上限壓力溫度范圍：過程：-20?60℃精度等級：±0.5%穩(wěn)定性：±0.2%F.S重

量：約1kg特點分析

模擬型特點

?精度高

?量程、零點外部連續(xù)可調(diào)

擴散硅壓力變送器

?穩(wěn)定性能好

?正遷移可達500%、負遷移可達600%

?二線制

?阻尼可調(diào)、耐過壓

?固體傳感器設(shè)計

?無機械可動部件、維修量少

?重量輕（2.4kg）

?全系列統(tǒng)一結(jié)構(gòu)、互換性強

?小型化(166mm總高)

?接觸介質(zhì)的膜片材料可選

?單邊抗過壓強

?低壓澆鑄鋁合金殼體

智能型特點

?超級的測量性能，用于壓力、差壓、液位、流量測量

?數(shù)字精度：+(-)0.05%

?模擬精度：+(-)0.75%+(-)0.1%F.S

?全性能:+(-)0.25F.S

?穩(wěn)定性：0.25%60個月

?量程比：100：1

?測量速率：0.2S

?小型化(2.4kg)全不銹鋼法蘭，易于安裝

?過程連接與其它產(chǎn)品兼容，實現(xiàn)最佳測量

?世界上唯一采用H合金護套的傳感器(專利技術(shù))，實現(xiàn)了優(yōu)良的冷、熱穩(wěn)定性

?采用16位計算機的智能變送器

?標準4-20mA,帶有基于HART協(xié)議的數(shù)字信號，遠程操控

?支持向現(xiàn)場總線與基于現(xiàn)場控制的技術(shù)的升級。

編輯本段3051智能型差壓變送器

主要特點

HSL-3051型壓力變送器，傳感器是采用引進國外先進技術(shù)生產(chǎn)的高精度小型化智能傳

感器，在轉(zhuǎn)換原理上利用數(shù)字化補償技術(shù)對溫度、靜壓進行補償，提高了測量精度，降低了

溫度漂移。具有長期穩(wěn)定性好，可靠性高，自診斷能力強等特點。以其極高的性能價格比，

而成為變送器市場的主流產(chǎn)品。

電容式變送器有一可變電容敏感元件,它能將測量膜片與電容極板之間的電容差經(jīng)振蕩

器振蕩、調(diào)制解調(diào)、放大器放大、電壓電流轉(zhuǎn)換成標準信號.可用于氣體、液體、蒸氣的測

量。

技術(shù)參數(shù)

測量介質(zhì)：氣體、液體、油等與316兼容的介質(zhì)

測量范圍G:0~0.15?41370KpaA：0~6.2?6890Kpa

精度等級：0.1%、0.2%、0.5%

過載能力：量程的1.5?5倍

長期穩(wěn)定性：小于0.3%FS/年

供電電源：15-36VDC（標定電壓24VDC）

輸出信號：(4?20)mA(二/三線制)、帶Hart協(xié)議

顯示方式：指針表頭或數(shù)字顯示可選配

通過調(diào)節(jié)精密電位器實現(xiàn)對零點、量程調(diào)節(jié)

校準：

工作溫度：（-40-80）℃補償溫度：（-20-70）℃

工作溫度：放大器工作在-29℃-+93℃；敏感元件工作在＞40℃-+104℃

過程連接：M20X1.5外螺紋（中3內(nèi)孔）或用戶注明

隔離膜片材料?：電容式

外殼材料：316不銹鋼

防護等級：IP65

選型表

3051口口S口C口F口E口智能壓差變送器

3051智能壓差變送器

口壓力形式

D、壓差壓力A、絕對壓力G、表壓壓力H、遠傳壓力、壓差

口零件材料

1、316L2、哈氏合金C3、蒙乃爾合金

口輸出信號

1、二線制（4?20）mA（默認）2、4-20mA帶Hart協(xié)議

C

口過程連接方式

1、內(nèi)螺紋1/4NPT（默認）2、內(nèi)螺紋M20*1.5

:顯示方式

1,無顯示（默認）

2、LCD數(shù)字0?100%顯示（液晶）

F防爆等級1、標準型、不防爆（默認）2、

口本安型（EXiaIICT4）3、隔爆型（EXdHBT4）

E附件

□1、含三閥組2、含安裝支架

編輯本段簡介

壓力變送器用于測量液體、氣體或蒸汽的液位、密度和壓力，然后將壓力信號轉(zhuǎn)變成4-

20mADC信號輸出。壓力變送器主要有電容式壓力變送器和擴散硅壓力變送器，陶瓷壓力

變送器，應(yīng)變式壓力變送器等。

編輯本段性能規(guī)格

（零基準校驗范圍，參考條件下，硅油充液，316L不銹鋼隔離膜片。）

桿狀壓力變送器

1.1.參考精度

1.1.1.數(shù)字、智能：±0.075%校驗量程

1.1.2.模擬、線性：±0.1%校驗量程

1.2.穩(wěn)定性

1.2.1.數(shù)字、智能：6個月，±0.1%URL

1.2.2.模擬、線性：6個月，±0.2%URL

1.3.環(huán)境溫度影響

1.3.1.數(shù)字、智能：

零點誤差：±0.1%URL/56℃

總體誤差：±（0.2%URL+0.18%校驗量程）/56℃

1.3.2.模擬、線性

零點誤差：±0.1%URL/56℃

總體誤差：±（0.5%URL+0.5%校驗量程）/56℃

1.4.振動影響

在任意軸向上，200Hz下振動影響為±0.05%URL/g

1.5.電源影響

小于±0.005%輸出量程/伏特。

1.6.負載影響

沒有負載影響，除非電源電壓有變化。

1.7.電磁干擾/射頻干擾（EMI/RFI影響）

由20至1000MHz,場強達至30V/M時，輸出漂移小于±0.1%量程。

1.8.安裝位置影響

零點漂移至多為±0.25kPa。所有的零點漂移

都可修正掉；對量程無影響。

編輯本段主要優(yōu)點

★壓力變送器具有工作可靠、性能穩(wěn)定、

★專用V/I集成電路，外圍器件少，可靠性高，維護簡單、輕松，體積小、重量輕，安

調(diào)試極為方便。

★鋁合金壓鑄外殼，三端隔離，靜電噴塑保護層，堅固耐用。

★4-20mADC二線制信號傳送，抗干擾能力強，傳輸距離遠。

★LED、LCD、指針三種指示表頭，現(xiàn)場讀數(shù)十分方便。可用于測量粘稠、結(jié)晶和腐蝕

性介質(zhì)。

★高準確度，高穩(wěn)定性。除進口原裝傳感器已用激光修正外，對整機在使用溫度范圍內(nèi)

的

綜合性溫度漂移、非線性進行精細補償.

功能規(guī)格

3.1.測量范圍:0-0.1-51370KPa

3.2.零點與量程

3.2.1.數(shù)字、智能

可用本機量程和零點按鈕調(diào)整，或用HART手操器遠程調(diào)整

3.2.2.模擬、線性

（單位:mm）

量程和零點連續(xù)可調(diào)

3.3.零點正、負遷移

零點負遷移時，量程下限必須大于或等于-URL；零點正遷移時，量程上限必須小于或

等于+URL。校驗量程必須大于或等于最小量程。

3.4.輸出

數(shù)字、智能：

4?20mADC,用戶可選擇線性或平方根輸出。數(shù)字過程變量疊加在4?20mA信號上,

可供采用HART協(xié)議的上位機使用

模擬、線性：

4?20mADC,與過程壓力成線性。

選型步驟

壓力變送器的選型是很重要的。下面根據(jù)我的工作經(jīng)驗，談?wù)剦毫ψ兯推鞯倪x型。

1、變送器的使用環(huán)境。

2、量程。（具體參見壓力變送器參數(shù)一量程）

3、過載壓力。（一般差壓還需要有靜壓這一項參數(shù)）

4、精度。

5、壓力介質(zhì)。

6、供電電壓。

7、輸出信號。

8、沖擊和振動。

9、壓力響應(yīng)。

10、壓力接口。

11、電氣接口。

12、安全認證。

主要就是這么多，不過，針對不同的變送器可能會有不同配件等，選型時注意。

編輯本段產(chǎn)品分類

1、普通壓力變送器

2、防爆壓力變送器

3、差壓變送器

4、中、高溫壓力變送

5、遠傳壓力變送器

編輯本段壓力變送器的選型表

型譜說明

型號2033壓力變送器

干式厚膜壓

傳感器類型A阻式陶瓷傳

感器

干式厚膜電

B容式陶瓷傳

感器

進口擴散硅

C

傳感器

0—5kPa?

量程范圍1

20KPa

0—20kPa~

2

70KPa

0—70kPa?

3

350KPa

0—200kPa?

4

700KPa

0—700kPa?

5

3.5MPa

0

62.0MPa?

7MPa

0—7MPa?

7

35KPa

0—20MPa?

8

60MPa

精度等級I0.1%

II0.25%

III0.5%

4-20mADC

輸出信號E

兩線制

1-5VDC三

K

線制

M用戶約定

標準智能型：

（輸出：4~

S20mA帶

HART總線

協(xié)議）

標準型

壓力連接R

(M20X1.5)

P齊平膜

按用戶尺寸

0

加工

本安型iaII

其他選項i

CT6

隔爆型DH

d

BT4

T船用型

Ml線性指示表

數(shù)字液晶指

M2

示表

M3數(shù)碼管數(shù)字

指示表

Z帶阻尼調(diào)整

Q遷移

A絕壓測量

F負壓測量

散熱器及過

S

程連接件

Y用戶約定

壓力變送器選型:

擴散硅壓力變送

2088

器（普通）

擴散硅壓力變送

308

器（防爆）

代碼量程范圍

A0-5KPa-20KPa

B0-20KPa-70KPa

C0-70KPa-350KPa

D0-200KPa-700KPa

E0-0.7MPa-3.5MPa

F0-2.0MPa-7MPa

G0-7MPa-35MPa

H0-20MPa-100MPa

代碼精度等級

I0.1%

II0.25%

III0.5%

代碼輸出代號

E4-20mADC二線

K0-10mA

M用戶約定

代碼壓力連接

R標準型(M2O1.5)

P齊平膜

O按用戶尺寸加工

代碼選項

i本安型iaHCT6

d隔爆型dIIBT4

T船用型

Ml線性指示表

M2LED數(shù)字顯示表

LCDLED顯示表

Z阻尼調(diào)整

Q遷移

A絕壓測量

F負壓測量

選用陶瓷傳感器

C

（帶*量程無）

散熱器及過程連

s

接件

Y用戶約定

擴展

選擇壓力變送器所需要的參數(shù)

1、壓力量程范圍

2、是選擇智能還是模擬

3、是否要帶表頭顯示（指針、數(shù)碼管、液晶）

4、精度等級

5、測量的介質(zhì)

三、壓力變送器選型介紹

1、變送器要測量什么樣的壓力：

先確定系統(tǒng)中要確認測量壓力的最大值，一般而言，需要選擇一個具有比最大值還要

大1.5倍左右的壓力量程的變送器。這主要是在許多系統(tǒng)中，尤其是水壓測量和加工處理中，

有峰值和持續(xù)不規(guī)則的上下波動，這種瞬間的峰值能破壞壓力傳感器，持續(xù)的高壓力值或稍

微超出變送器的標定最大值會縮短傳感器的壽命，然而，由于這樣做會精度下降。于是，可

以用一個緩沖器來降低壓力毛刺，但這樣會降低傳感器的響應(yīng)速度。所以在選擇變送器時，

要充分考慮壓力范圍，精度與其穩(wěn)定性。

2、什么樣的壓力介質(zhì):

我們要考慮的是壓力變送器所測量的介質(zhì)，黏性液體、泥漿會堵上壓力接口，溶劑或有

腐蝕性的物質(zhì)會不會破壞變送呂中與這些介質(zhì)直接接觸的材料。以上這些因素將決定是否選

擇直接的隔離膜及直接與介質(zhì)接觸的材料。一般的壓力變送器的接觸介質(zhì)部分的材質(zhì)采用的

是316不銹鋼，如果你的介質(zhì)對316不銹鋼沒有腐蝕性，那么基本上所有的壓力變送器都適合

你對介質(zhì)壓力的測量.如果你的介質(zhì)對316不銹鋼有腐蝕性，那么我們就要采用化學(xué)密封，這

樣不但起到可以測量介質(zhì)的壓力,也可以有效的阻止介質(zhì)與壓力變送器的接液部分的接觸，從

而起到保護壓力變送器,延長了壓力變送器的壽命.

3、變送器需要多大的精度：

決定精度的有，非線性，遲滯性，機電商務(wù)網(wǎng)非重復(fù)性，溫度、零點偏置刻度，溫

度的影響。但主要由非線性，遲滯性，非重復(fù)性，精度越高，價格也就越高。每一種電子式

的測量計都會有精度誤差的，但是由于各個國家所標的精度等級是不?樣的，比如，中國和美

國等國家標的精度是傳感器在線度最好的部分,也就是我們通常所說的測量范圍的10%到

90%之間的精度;而歐洲標的精度則是線性度最不好的部分，也就是我們通常所說的測量反的

0到10%以及90%到100%之間的精度.如歐洲標的精度為1%,則在中國標的精度就為0.5%.

4、變送器的溫度范圍：

通常一個變送器會標定兩個溫度范圍，即正常操作的溫度范圍和溫度可補償?shù)姆秶?/p>

正常操作溫度范圍是指變送器在工作狀態(tài)卜不被破壞的時候的溫度范圍，在超出溫度補范圍

時,可能會達不到其應(yīng)用的性能指標。溫度補償范圍是一個比操作溫度范圍小的典型范圍。

在這個范圍內(nèi)工作，變送器肯定會達到其應(yīng)有的性能指標。溫度變從兩方面影響著其輸出，

一是零點漂移：二是影響滿量程輸出。如：滿量程的+/-X%/℃,讀數(shù)的+/-X%/七,在超出溫

度范圍時滿量程的+/-X%,在溫度補償范圍內(nèi)時讀數(shù)的+/-X%,如果沒有這些參數(shù)，會導(dǎo)至

在使用中的不確定性。變送器輸出的變化到度是由壓力變化引起的，還是由溫度變化引起的。

溫度影響是了解如何使用變送器時最復(fù)雜的一部分。

5、需要得到怎樣的輸出信號：

mV、V、mA及頻率輸出數(shù)字輸出，選擇怎樣的輸出取決于多種因素，包括變送器

與系統(tǒng)控制器或顯示器間的距離，是否存在“噪聲”或其他電子干擾信號。是否需要放大器，

放大器的位置等。對于許多變送器和控制器間距離較短的OEM設(shè)備，采用mA輸出的變送

器最為經(jīng)濟而有效的解決方法，如果需要將輸出信號放大，最好采用具有內(nèi)置放大的變送器。

對于遠距離傳輸出或存在較強的電子干擾信號，最好采用mA級輸出或頻率輸出。如果在

RFI或EMI指標很高的環(huán)境中，除了要注意到要選擇mA或頻率輸出外，還要考慮到特殊

的保護或過濾器。（目前由于各種采集的需要，現(xiàn)在市場上壓力變送器的輸出信號有很多種,

主要有4...20mA,0...20mA,0...10V,0...5V等等，但是比較常用的是4...20mA和0...10V兩種，在

我上面舉的這些輸出信號中，只有4...20mA為兩線制，我們所說的輸出為幾線制不包含接地或

屏蔽線，其他的均為三線制）

6、選擇怎樣的勵磁電壓：

輸出信號的類型決定選擇怎么樣的勵磁電壓。許多放大變送器有內(nèi)置的電壓調(diào)節(jié)裝

置，因此其電源電壓范圍較大。有些變送器是定量配置，需要一個穩(wěn)定的工作電壓，因此，

能夠得到的一個工作電壓決定是否采用帶有調(diào)節(jié)器的傳感器，選擇傳送器時要綜合考慮工作

電壓與系統(tǒng)造價。

7、是否需要具備互換性的變送器：

確定所需的變送器是否能夠適應(yīng)多個使用系統(tǒng)。一般來講，這一點很重要。尤其是對

于OEM產(chǎn)品。一旦將產(chǎn)品送到客戶手中，那么客戶用來校準的花銷是相當大的。如果產(chǎn)品

具有良好的互換性，那么即使是改變所用的變送器，也不會影響整個系統(tǒng)的效果。

8、變送器超時工作后需要保持穩(wěn)定度：

大部分變送器在經(jīng)過超時工作后會產(chǎn)生“漂移”，因此很有必要在購買前了解變送器的

穩(wěn)定度，這種預(yù)先的工作能減少將來使用中會出現(xiàn)的種種麻煩。

9、變送器的封裝：

變送器的封裝，尤其往往容易忽略是它的機架，然而這一點在以后使用中會逐漸暴露

出其缺點。在選購傳送器傳一定要考慮到將來變送器的工作環(huán)境，濕度如何，怎樣安裝變送

器，會不會有強烈的撞擊或振動等。

10、在變送器與其它電子設(shè)備間采用怎樣的連接：

是否需要采用短距離連接？若是采用長距離連接，是否需要采用?個連接器？

11、其他：

我們確定上面的一些參數(shù)之后還要確認你的壓力變送器的過程連接接口以及壓力變

送器的供電電壓;如果在特殊的場合下使用還要考慮防爆以及防護等級.

四、壓力變送器選型參考

1、什么樣的壓力介質(zhì)

黏性液體、泥漿會堵上壓力接口，溶劑或有腐蝕性的物質(zhì)會不會破壞變送器中與這些介

質(zhì)直接接觸的材料。以上這些因素將決定是否選擇直接的隔離膜及直接與介質(zhì)接觸的材.料。

2、變送器需要多大的精度

決定精度的有，非線性，遲滯性，非重復(fù)性，溫度、零點偏置刻度，溫度的影響。但主

要由非線性，遲滯性，非重復(fù)性，精度越高，價格也就越高。

3、變送器要測量什么樣的壓力

先確定系統(tǒng)中測量壓力的最大值，一般而言需要選擇一個具有比最大值還要大1.5倍左

右的壓力量程的變送器。這主要是在許多系統(tǒng)中，尤其是水壓測量和加工處理中，有峰值和

持續(xù)不規(guī)則的上下波動，這種瞬間的峰值能破壞壓力傳感器。持續(xù)的高壓力值或稍微超出變

送器的標定最大值會縮短傳感器的壽命，這樣做還會使精度下降。于是可以用一個緩沖器來

降低壓力毛刺，但這樣會降低傳感器的響應(yīng)速度。所以在選擇變送器時要充分考慮壓力范圍、

精度與其穩(wěn)定性。

4、需要得到怎樣的輸出信號

mV、V、mA及頻率輸出數(shù)字輸出，選擇怎樣的輸出取決于多種因素，包括變送器與系

統(tǒng)控制器或顯示器間的距離，是否存在"噪聲''或其他電子干擾信號，是否需要放大器，放大

器的位置等。對于許多變送器和控制器間距離較短的OEM設(shè)備采用mA輸出的變送器最為

經(jīng)濟而有效的解決方法。

5、變送器的溫度范圍

通常一個變送器會標定兩個溫確段，其中一個溫度段是正常工作溫度，另外一個是溫度

補償范圍，正常工作溫度范圍是指變送器在工作狀態(tài)下不被破壞的時候的溫度范圍，在超出

溫度補償范圍時可能會達不到其應(yīng)用的性能指標。

溫度補償范圍是一個比工作溫度范圍小的典型范圍。在這個范圍內(nèi)工作變送器肯定會達

到其應(yīng)有的性能指標。溫度變從兩方面影響著其輸出，一是零點漂移，二是影響滿量程輸出。

如：滿量程的+/-X%/℃,讀數(shù)的+/-X%/℃,在超出溫度范圍時滿量程的+/-X%,在溫度補償

范圍內(nèi)時讀數(shù)的+/-X%,如果沒有這些參數(shù)，會導(dǎo)至在使用中的不確定性。變送器輸出的變

化到度是由壓力變化引起的，還是由溫度變化引起的。溫度影響是了解如何使用變送器時最

復(fù)雜的一部分。

如果需要將輸出信號放大，最好采用具有內(nèi)置放大的變送器。對于遠距離傳輸或存在較

強的電子干擾信號最好采用mA級輸出或頻率輸出。

如果在RFI或EMI指標很高的環(huán)境中除了要注意到要選擇mA或頻率輸出外還要考慮

到特殊的保護或過濾器。

6、選擇怎樣的勵磁電壓

輸出信號的類型決定選擇怎么樣的勵磁電壓。許多變送器有內(nèi)置的電壓調(diào)節(jié)裝置，因此

其電源電壓范圍較大。有些變送器是定量配置，需要一個穩(wěn)定的工作電壓，因此，工作電壓

決定是否采用帶有調(diào)節(jié)器的傳感器，選擇傳送器時要綜合考慮工作電壓與系統(tǒng)造價。

7、是否需要具備互換性的變送器

確定所需的變送器是否能夠適應(yīng)多個使用系統(tǒng)。一般來講這一點很重要，尤其是對于

OEM產(chǎn)品。一旦將產(chǎn)品送到客戶手中那么客戶用來校準的花銷是相當大的。如果產(chǎn)品具有

良好的互換性，那么即使改變所用的變送器也不會影響整個系統(tǒng)的效果。

8、變送器的封裝

變送器的封裝，往往容易忽略是它的機架，然而這一點在以后使用中會逐漸暴露出其缺

點。在選購變送器時?定要考慮到將來變送器的工作環(huán)境，濕度如何，怎樣安裝變送器，會

不會有強烈的撞擊或振動等。

9、變送器超時工作后需要保持穩(wěn)定度

大部分變送器在經(jīng)過超額工作后會產(chǎn)生“漂移”，因此很有必要在購買前了解變送器的穩(wěn)

定性，這種預(yù)先的工作能減少將來使用中會HI現(xiàn)的種種麻煩。

10、在變送器與其它電子設(shè)備間采用怎樣的連接

是否需要采用短距離連接？若是采用長距離連接，是否需要采用一個連接器？

編輯本段安裝使用

在安裝使用壓力變送器前應(yīng)詳細閱讀產(chǎn)品樣本及使用說明書,安裝時壓力接口不能泄露,

確保量程及接線正確。壓力傳感器及變送器的外殼一般需接地，信號電纜線不得與動力電纜

混合鋪設(shè)，傳感器及變送器周圍應(yīng)避免有強電磁干擾。傳感器及變送器在使用中應(yīng)按行業(yè)規(guī)

定進行周期檢定。

電容式壓力變送器常見故障分析與處理方法電容式壓力變送器測量部分敏感部件采用

全焊接結(jié)構(gòu)，電子線路部分采用波峰焊接和接插件安裝方式，整體結(jié)構(gòu)堅固、耐用，故障甚

少。對絕大多數(shù)使用者來就，如發(fā)現(xiàn)敏感部件出現(xiàn)故障，一般無法自行修復(fù)，應(yīng)與生產(chǎn)廠家

聯(lián)系更換其整體部件。

變送器測量部分的檢查變送器測量部分產(chǎn)生的故障，都會引起變送器無輸出或輸出不正

常，因此應(yīng)首先檢查變送器的測量敏感部件。拆下法蘭，檢查敏感部件隔離膜片有無變形，

破損和漏油現(xiàn)象發(fā)生。拆卜補償板，不取出敏感部件，檢查插針對殼體的絕緣電阻，在電壓

不超過100V的情況下，絕緣電阻不應(yīng)小于100MC。接通電路和氣路，當壓力信號為量程

上限值時，關(guān)閉氣源，輸出電壓和讀數(shù)值應(yīng)穩(wěn)定不動。如果輸出電壓下降，則說明變送器有

泄漏，可用肥皂水檢查出泄漏部位。

變送器電路部分的檢查接通電源，在給定輸入壓力信號后，檢查變送器輸出端電壓信號

的狀態(tài)。若無輸出電壓，應(yīng)首先檢查電源電壓是否正常：是否符合供電要求；電源與變送器

及負載設(shè)備之間有無接線錯誤。如果變送器接線端子上無電壓或極性接反均可造成變送器無

電壓信號輸出。排除上述原因，則應(yīng)進一步檢查放大器板線路中元件有無損壞問題；線路板

接插件有無接觸不良現(xiàn)象，可采取對照正常儀表的測量電壓與故障儀表對應(yīng)的測量電壓相比

較的方法，確定故障點，必要的情況下可更換有故障的放大器板。在對流量型變送器檢查時，

對.J型放大器板應(yīng)特別要注意采取防靜電措施。

接通電源，在給定輸入壓力信號后，若變送器輸出過高（大于10VDC）,或輸出過低（小

于2.0VDC）,且改變輸入壓力信號和調(diào)整零點、量程螺釘時輸出均無反應(yīng)。對于這類故障,

除檢查變送器測量部分敏感部件有無異常外，應(yīng)檢查變送器放大器板上“振蕩控制電路部分”

工作正常與否。高頻變壓器T1-12之間正常峰值電壓應(yīng)為25~35VP-P：頻率約為32kHz。其

次檢查放大器板上各運算放大器的工作狀況；各部分的元器件有無損壞問題等。此類故障需

要更換放大器板。變送器在線路設(shè)計和工藝裝配質(zhì)量上要求都十分嚴格，在實際使用中對出

現(xiàn)的線路故障，經(jīng)檢查確認后最好與生產(chǎn)廠家聯(lián)系更換其故障線路板，以確保儀表長期工作

的穩(wěn)定性和可靠性。

現(xiàn)場故障檢查施工現(xiàn)場出現(xiàn)的故障，絕大多數(shù)是由于壓力傳感器使用和安裝方法不當引

起的，歸納起來有幾個方面。1.一次元件（孔板、遠傳測量接頭等）堵塞或安裝形式不對，

取壓點不合理。2.引壓管泄漏或堵塞，充液管里有殘存氣體或充氣管里有殘存液體，變

送器過程法蘭中存有沉積物，形成測量死區(qū)。3.變送器接線不正確，電源電壓過高或過低，

指示表頭與儀表接線端子連接處接觸不良。4.沒有嚴格按照技術(shù)要求安裝，安裝方式和現(xiàn)

場環(huán)境不符合技術(shù)要求。

以上壓力傳感器及變送器出現(xiàn)的故障都會引起變送器輸出不正?；驕y量不準確,但經(jīng)過

細心檢查，嚴格按照技術(shù)要求使用和安裝，及時采取有效措施，問題都可以排除，對不能處

理的故障，應(yīng)將變送器送到實驗室或生產(chǎn)廠家做進一步檢查。

編輯本段壓力變送器工作原理

壓力變送器被測介質(zhì)的兩種壓力通入高、低兩壓力室，作用在3元件（即敏感元件）的兩

側(cè)隔離膜片匕通過隔離片和元件內(nèi)的填充液傳送到測量膜片兩側(cè)。測量膜片與兩側(cè)絕緣片

上的電極各組成一個電容器。

當兩側(cè)壓力不?致時，致使測量膜片產(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，通過振蕩和解調(diào)環(huán)節(jié)，轉(zhuǎn)換成與壓力成正比的信號。壓力變送器和絕對壓力變送

器的工作原理和差壓變送器相同，所不同的是低壓室壓力是大氣壓或真空。

編輯本段種類及選用

壓力傳感器及變送器分為表壓、絕壓、差壓等種類。常見0.1、0.2、0.5、1.0等精度等

級。可測量的壓力范圍很寬，小到幾十毫米水柱，大的可達上百兆帕。不同種類壓力傳感器

及變送器的工作溫度范圍也不同，常分成0?70℃、-25?85℃、-40?125℃、-55?150℃幾個等

級，某些特種壓力傳感器的工作溫度可達400?500℃。

壓力傳感器及變送器基于不同的材料及結(jié)構(gòu)設(shè)計有著不同的防水性能及防爆等級，接液

腔體由于材料、形狀的差異可測量的流體介質(zhì)種類也不同，常分為干燥氣體、一般液體、酸

堿腐蝕溶液、可燃性氣液體、粘稠及特殊介質(zhì)。壓力傳感器及變送器作為一次儀表需與二次

儀表或計算機配合使用，壓力傳感器及變送器常見的供電方式為：DC5V、12V、24V.±12V

等，輸出方式有：0-5V、1~5V、0.5?4.5V、0~10mA、0~20mA、4-20mA等及Rs232、

Rs485等與計算機的接口。

用戶在選擇壓力傳感器及變送器時，應(yīng)充分了解壓力測量系統(tǒng)的工況，根據(jù)需要合理選

擇，使系統(tǒng)工作在最佳狀態(tài)，并可降低工程造價。

常見精度參數(shù)及試驗設(shè)備

傳感器靜態(tài)標定設(shè)備：活塞壓力計：精度優(yōu)于0.05%數(shù)字壓力表：精度優(yōu)于0.05%直

流穩(wěn)壓電源：精度優(yōu)于0.05%傳感器溫度檢驗設(shè)備：高溫試驗箱：溫度從?+250℃溫度

控制精度為±1℃低溫試驗箱:溫度能從?-60℃溫度控制精度為±1℃

傳感器靜態(tài)性能試驗項目:零點輸出、滿量程輸出、非線性、遲滯、重復(fù)性、零點漂移、

超負荷。

傳感器環(huán)境試驗項目:零點溫度漂移、靈敏度漂移、零點遲滯、靈敏度遲滯。（檢查產(chǎn)品

在規(guī)定的溫度范內(nèi)對溫度的適應(yīng)能力。此項參數(shù)對精度影響極為重要）

注意事項

在安裝使用前應(yīng)詳細閱讀產(chǎn)品樣本及使用說明書，安裝時壓力接口不能泄露，確保量程及

接線正確。壓力傳感器及變送器的外殼一般需接地，信號電纜線不得與動力電纜混合鋪設(shè),

傳感器及變送器周圍應(yīng)避免有強電磁干擾。傳感器及變送器在使用中應(yīng)按行業(yè)規(guī)定進行周期

檢定。

變送器測量部分的檢查

變送器測量部分產(chǎn)生的故障，都會引起變送器無輸出或輸出不正常，因此應(yīng)首先檢查變

送器的測量敏感部件。

1.拆下法蘭，檢查敏感部件隔離膜片有無變形，破損和漏油現(xiàn)象發(fā)生。

2.拆下補償板，不取出敏感部件，檢查插針對殼體的絕緣電阻，在電壓不超過100V

的情況下，絕緣電阻不應(yīng)小于100M。。

3.接通電路和氣路，當壓力信號為量程上限值時，關(guān)閉氣源，輸出電壓和讀數(shù)值應(yīng)穩(wěn)

定不動。如果輸出電壓下降，則說明變送器有泄漏，可用肥皂水檢查出泄漏部位。

五、變送器電路部分的檢查

1.接通電源，在給定輸入壓力信號后，檢查變送器輸出端電壓信號的狀態(tài)。若無輸出

電壓，應(yīng)首先檢查電源電壓是否正常；是否符合供電要求；電源與變送器及負載設(shè)備之間有

無接線錯誤。如果變送器接線端子上無電壓或極性接反均可造成變送器無電壓信號輸出。排

除上述原因，則應(yīng)進一步檢查放大器板線路中元件有無損壞問題；線路板接插件有無接觸不

良現(xiàn)象，可采取對照正常儀表的測量電壓與故障儀表對應(yīng)的測量電壓相比較的方法，確定故

障點，必要的情況下可更換有故障的放大器板。在對流量型變送器檢查時，對J型放大器板

應(yīng)特別要注意采取防靜電措施。

2.接通電源，在給定輸入壓力信號后，若變送器輸出過高（大于10VDC）,或輸出過

低（小于2.0VDC）,且改變輸入壓力信號和調(diào)整零點、量程螺釘時輸出均無反應(yīng)。對于這

類故障，除檢查變送器測量部分敏感部件有無異常外，應(yīng)檢查變送器放大器板上“振蕩控制

電路部分'’工作正常與否。高頻變壓器T1-12之間正常峰值電壓應(yīng)為25?35VP-P；頻率約為

32kHz。其次檢查放大器板上各運算放大器的工作狀況；各部分的元器件有無損壞問題等。

此類故障需要更換放大器板。

3.變送器在線路設(shè)計和工藝裝配質(zhì)量上要求都十分嚴格，在實際使用中對出現(xiàn)的線路

故障，經(jīng)檢查確認后最好與生產(chǎn)廠家聯(lián)系更換其故障線路板，以確保儀表長期工作的穩(wěn)定性

和可靠性。

六、現(xiàn)場故障檢查

施工現(xiàn)場出現(xiàn)的故障，絕大多數(shù)是由于使用和安裝方法不當引起的，歸納起來有幾個方

面。

1.一次元件（孔板、遠傳測量接頭等）堵塞或安裝形式不對，取壓點不合理。

2.引壓管泄漏或堵塞，充液管里有殘存氣體或充氣管里有殘存液體，變送器過程法蘭

中存有沉積物，形成測量死區(qū)。

3.變送器接線不正確，電源電壓過高或過低，指示表頭與儀表接線端子連接處接觸不

良。

4.沒有嚴格按照技術(shù)要求安裝，安裝方式和現(xiàn)場環(huán)境不符合技術(shù)要求。

以上出現(xiàn)的故障都會引起變送器輸出不正?；驕y量不準確，但經(jīng)過細心檢查，嚴格按

照技術(shù)要求使用和安裝，及時采取有效措施，問題都可以排除，對不能處理的故障，應(yīng)將變

送器送到實驗室或生產(chǎn)廠家做進一步檢查。

第二章、設(shè)計的基本要求

1、控制器的基本功能：

(1)具有電源保護功能。

(2)具有過流、過壓保護功能。

(3)采用兩線制傳輸。

(4)電路的功耗小于4mA。

2、結(jié)構(gòu)和外觀：

按照國內(nèi)外生產(chǎn)廠家的外形標準尺寸進行設(shè)計，符合工業(yè)標準件安裝尺寸要求。

3、主要技術(shù)參數(shù)：

(1).額定環(huán)路電流：DC4-20mA(靜態(tài)、滿程可調(diào)節(jié))

(2).額定工作電壓:+20V+20%

(3).額定電源功耗：靜態(tài)4mA,動態(tài)時相當與環(huán)路電流20mA

(4).靜態(tài)零電流：(4mA),調(diào)節(jié)范圍：4mA±25%(3mA-5mA)

(5).最小工作電壓:>12V

(6).極限工作電壓:W30V

(7).額定輸出過流限制保護：內(nèi)部限制25mA+10%；

(8).兩線端口接錯保護：電源反接保護

(9).工作溫度：-30℃-80℃

4、包裝：

按GB/T15464T995儀器儀表包裝通用技術(shù)條件

第三章、傳感器原理

壓力傳感器原理與應(yīng)用.壓力傳感器是工業(yè)實踐中最為常用的一種傳感器，而我們通

常使用的壓力傳感器主要是利用壓電效應(yīng)制造而成的，這樣的傳感器也稱為壓電傳感器。

科學(xué)家根據(jù)晶體是各向異性的，非晶體是各向同性的。某些晶體介質(zhì)，當沿著一定方向受

到機械力作用發(fā)生變形時，就產(chǎn)生了極化效應(yīng)；當機械力撤掉之后，又會重新回到不帶電

的狀態(tài)，也就是受到壓力的時候，某些晶體可能產(chǎn)生出電的效應(yīng)，這就是所謂的極化效應(yīng)。

這個效應(yīng)研制出了壓力傳感器。壓電傳感器中主要使用的壓電材料包括有石英、酒石酸鉀

鈉和磷酸二氫胺。其中石英（二氧化硅）是一種天然晶體，壓電效應(yīng)就是在這種晶體中發(fā)

現(xiàn)的，在一定的溫度范圍之內(nèi)，壓電性質(zhì)一直存在，但溫度超過這個范圍之后，壓電性質(zhì)

完全消失（這個高溫就是所謂的“居里點”）。由于隨著應(yīng)力的變化電場變化微小（也就說

壓電系數(shù)比較低），所以石英逐漸被其他的壓電晶體所替代。而酒石酸鉀鈉具有很大的壓

電靈敏度和壓電系數(shù)，但是它只能在室溫和濕度比較低的環(huán)境下才能夠應(yīng)用。磷酸二氧胺

屬于人造晶體，能夠承受高溫和相當高的濕度，所以已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。

壓力傳感器原理在現(xiàn)在壓電效應(yīng)也應(yīng)用在多晶體上，比如現(xiàn)在的壓電陶瓷，包括鈦酸鋼壓

電陶驍、PZT、鋸酸鹽系壓電陶驍、鋁鎂酸鉛壓電陶驍?shù)鹊取弘娦?yīng)是壓電傳感器的主

要工作原理，壓電傳感器不能用于靜態(tài)測量，因為經(jīng)過外力作用后的電荷，只有在回路具

有無限大的輸入阻抗時才得到保存。實際的情況不是這樣的，所以這決定了壓電傳感器只

能夠測量動態(tài)的應(yīng)力。壓電傳感器主要應(yīng)用在加速度、壓力和力等的測量中。壓電式加速

度傳感器是一種常用的加速度計。它具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕、使用壽命長等優(yōu)異

的特點。壓電式加速度傳感器在飛機、汽車、船舶、橋梁和建筑的振動和沖擊測量中已經(jīng)

得到了廣泛的應(yīng)用，特別是航空和宇航領(lǐng)域中更有它的特殊地位。壓電式傳感器也可以用

來測量發(fā)動機內(nèi)部燃燒壓力的測量與真空度的測量。也可以用于軍事工業(yè)，例如用它來測

量槍炮子彈在膛中擊發(fā)的一瞬間的膛壓的變化和炮口的沖擊波壓力。它既可以用來測量大

的壓力，也可以用來測量微小的壓力。壓力傳感器原理壓電式傳感器也廣泛應(yīng)用在生物醫(yī)

學(xué)測量中，比如說心室導(dǎo)管式微音器就是由壓電傳感器制成的，因為測量動態(tài)壓力是如

此普遍，所以壓電傳感器的應(yīng)用就非常廣。除了壓電傳感器之外，還有利用壓阻效應(yīng)制造

出來的壓阻傳感器，利用應(yīng)變效應(yīng)的應(yīng)變式傳感器等，這些不同的壓力傳感器利用不同的

效應(yīng)和不同的材料，在不同的場合能夠發(fā)揮它們獨特的用途。

第四章、壓力傳感器原理與應(yīng)用

壓力傳感器是工業(yè)實踐中最為常用的一種傳感器，而我們通常使用的壓力傳感器主要

是利用壓電效應(yīng)制造而成的，這樣的傳感器也稱為壓電傳感器。科學(xué)家根據(jù)晶體是各向異

性的，非晶體是各向同性的。某些晶體介質(zhì)，當沿著一定方向受到機械力作用發(fā)生變形時,

就產(chǎn)生了極化效應(yīng)；當機械力撤掉之后，又會重新回到不帶電的狀態(tài)，也就是受到壓力的

時候，某些晶體可能產(chǎn)生出電的效應(yīng)，這就是所謂的極化效應(yīng)。這個效應(yīng)研制出了壓力傳

感器。壓電傳感器中主要使用的壓電材料包括有石英、酒石酸鉀鈉和磷酸二氫胺。其中石

英（二氧化硅）是一種天然晶體，壓電效應(yīng)就是在這種晶體中發(fā)現(xiàn)的，在一定的溫度范圍

之內(nèi)，壓電性質(zhì)一直存在，但溫度超過這個范圍之后，壓電性質(zhì)完全消失（這個高溫就是

所謂的“居里點”）。由于隨著應(yīng)力的變化電場變化微?。ㄒ簿驼f壓電系數(shù)比較低），所以

石英逐漸被其他的壓電晶體所替代。而酒石酸鉀鈉具有很大的壓電靈敏度和壓電系數(shù)，但

是它只能在室溫和濕度比較低的環(huán)境下才能夠應(yīng)用。磷酸二氫胺屬于人造晶體，能夠承受

高溫和相當高的濕度，所以已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。

壓力傳感器原理在現(xiàn)在壓電效應(yīng)也應(yīng)用在多晶體上，比如現(xiàn)在的壓電陶瓷，包括鈦酸車貝壓

電陶瓷、PZT、鋸酸鹽系壓電陶瓷、銀鎂酸鉛壓電陶瓷等等。壓電效應(yīng)是壓電傳感器的主

要工作原理，壓電傳感器不能用于靜態(tài)測量，因為經(jīng)過外力作用后的電荷，只有在回路具

有無限大的輸入阻抗時才得到保存。實際的情況不是這樣的，所以這決定了壓電傳感器只

能夠測量動態(tài)的應(yīng)力。壓電傳感器主要應(yīng)用在加速度、壓力和力等的測量中。壓電式加速

度傳感器是一種常用的加速度計。它具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕、使用壽命長等優(yōu)異

的特點。壓電式加速度傳感器在飛機、汽車、船舶、橋梁和建筑的振動和沖擊測量中已經(jīng)

得到了廣泛的應(yīng)用，特別是航空和宇航領(lǐng)域中更有它的特殊地位。壓電式傳感器也可以用

來測量發(fā)動機內(nèi)部燃燒壓力的測量與真空度的測量。也可以用于軍事工業(yè)，例如用它來測

量槍炮子彈在膛中擊發(fā)的一瞬間的膛壓的變化和炮口的沖擊波壓力。它既可以用來測量大

的壓力，也可以用來測量微小的壓力。壓力傳感器原理壓電式傳感器也廣泛應(yīng)用在生物醫(yī)

學(xué)測量中，比如說心室導(dǎo)管式微音器就是由壓電傳感器制成的，因為測量動態(tài)壓力是如

此普遍，所以壓電傳感器的應(yīng)用就非常廣。除了壓電傳感器之外，還有利用壓阻效應(yīng)制造

出來的壓阻傳感器，利用應(yīng)變效應(yīng)的應(yīng)變式傳感器等，這些不同的壓力傳感器利用不同的

效應(yīng)和不同的材料，在不同的場合能夠發(fā)揮它們獨特的用途。

第五章、工作原理

一.基于NPX1傳感芯片的發(fā)射模塊設(shè)計

傳感模塊的硬件電路設(shè)計NPX是高精度傳感器和低功耗單片機的集成芯片，是應(yīng)用于

TPMS的專用芯片，具有功能完善、性能可靠、應(yīng)用靈活等顯著優(yōu)點。主要實現(xiàn)對輪胎壓力

/溫度的測量、信號放大、A/D轉(zhuǎn)化、數(shù)據(jù)的計算和校準、數(shù)字信號編碼輸出等過程。T5754

是高增益輸出的射頻芯片，通過不同的外圍電路設(shè)計可以實現(xiàn)ASK/FSK調(diào)制信號。外部晶

振Y1為該芯片提供基準