浅谈压力（差压）变送器的应用与选型

王锡寿

（兰州城市学院实训中心，甘肃兰州730070）

压力变送器是工业实践中最为常用的一种传感器，其广泛应用于各种工业自控环境，涉及水利水电、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、管道等众多行业。压力变送器是一种能感受压力，并将压力信号转换成可传递的统一输出信号的仪表，而且其输出信号与压力信号之间，有一给定的连续线性函数关系（如图1所示）。压力变送器从一般意义上，往往指压力变送器和差压变送器，主要由测压元件传感器、测量电路和过程连接件等组成。它能将接收的气体、液体等压力信号转变成标准的电流电压信号（4～20 mA DC），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。2007年，中国压力变送器市场规模达到21亿元，台套数达到60万。由于工作环境、介质、介质温度等等原因，所以我们选用压力变送器一定要考虑这些问题。

图1 差压变送器

1 工作原理

压力变送器的测量原理图如图2所示。其测量原理为：介质差压（压力）通过隔离膜片和硅油，传递给位于δ室中心的测量膜片，测量膜片起着弹性元件作用，随它两边的差压而变形。测量膜片的位移，与差压成正比，最大位移为0.l mm。测量膜片的位移，使感压膜片与两固定电极所形成的差动电容器之电容量发生变化。此电容变化量由测量电路（电容/电流转换电路）转换成直流电流信号，这个电流信号与调零信号的代数经运算放大电路转换为4～20 mA DC电流输出。

图2 差压变送器测量原理图

2 应用

压力变送器是直接与被测介质接触的现场仪表，常常在高温、低温、腐蚀、振动、冲击等环境中工作。压力（差压）变送器主要测量的参数，是压力或差压，但它们可以间接测量的参数却很多。如压力变送器，除可以测量压力外，还可以测量设备内的液位。在常压容器内测量液位时，需要1台压力变送器即可。当测量受压容器的液位时，可考虑用差压变送器，通过对罐内即测量下限1台，测量上限1台，它们的输出信号进行减法运算，即可测出液位，这时一般选用差压变送器。在容器内液位与压力值不变的情况下，它还可以用来测量介质的密度。差压变送器除了测量两个被测量压力的差压值外，它还可以配合各种节流元件来测量介质流体的流量（孔板流量计），可以直接测量受压容器的液位和常压容器的液位以及压力和负压等。

3 选型

由于社会的发展，很多行业逐渐采用压力（差压）变送器，但是由于工作环境、介质温度等等原因，所以选用压力变送器一定要考虑这些问题。仪表类型的选用必须满足工艺要求，才能保证仪表正常工作及安全生产。压力（差压）变送器的选用，主要依据为：

（1）是否远传、自动记录或报警。

（2）以被测介质的性质指标为准，以节约资金、便于安装和维护为参考。被测介质性质（温度、粘度、腐蚀性、易燃易爆等）是否对仪表有特殊要求（弹簧管材料）。如果测量的是相对比较清洁的流体，直接采用标准的压力变送器就可以了。如果所测量的介质是易结晶的或粘稠的，一般采用的是外置膜片的或和化学密封共同使用，这样会有效的阻止介质堵住压力测量孔，从而起到保护压力变送器的作用，延长使用寿命。

（3）选用测量范围。一般压力（差压）变送器都具有一定的量程可调范围，最好将使用的量程范围设定在它量程的1/3～2/3段，这样精度会有所保证，对于微差压变送器来说更是重要。确定系统中测量压力的最大值，一般而言需要选择一个具有比最大值还要大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。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。

（4）精度等级。根据测压范围，根据工艺上允许的最大绝对误差，先选出量程，再根据工艺上允许的最大绝对误差，计算出仪表允许的最大引用误差，去掉±号和%，其数值就是精度。若没有这个等级，就靠精度等级(往高精度靠)。压力（差压）变送器在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性度最好的部分，也就是我们通常所说的测量范围的10%～90%之间的精度；而欧洲标的精度，则是线性度最不好的部分，也就是我们通常所说的测量反的0～10%以及90%～100%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%[1]。

（5）输出信号。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4～20 mA、0～20 mA、0～10 V、0～5 V等等。但是比较常用的是4～20 mA和0～10 V两种。上面列举的这些输出信号中，只有4～20 mA为两线制(不包含接地或屏蔽线)，其他的均为三线制。

（6）介质温度。由于压力变送器的信号是通过电子线路部分转换的。所以一般情况下，压力变送器的测量介质温度为-30～+100℃。如果温度过高，我们一般采用的是冷凝弯来冷却介质，这样相对让厂家特地生产一个耐高温的压力变送器，成本会降低很多[2]。

（7）其他。实践中有些应用场合（液位测量）需要对变送器的测量范围迁移，根据现场安装位置计算出测量范围和迁移量进行迁移。目前，智能变送器已相当普及，其特点是精度高、可调范围大，而且调整非常方便，稳定性好，选型时应多考虑。此外，压力（差压）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[3]。

4 结束语

在诸类仪表中，变送器的应用最为广泛、普遍。变送器大体分为压力变送器和差压变送器，常用来测量压力、差压、真空、液位、流量和密度等。与传感器不同，变送器除了能将非电量转换成可测量的电量外，一般还具有一定的放大作用。在工业现代化发达的今天，压力变送器在工业控制系统中扮演着重要的角色，不仅实现了控制画面上显示系统的压力，而且也参与重要的逻辑计算和参数报警功能。

[1]李东升.压力变送器示值误差测量不确定度评定[J].计量技术，2005，（07）：53-55.

[2]张黎丽.高温智能压力变送器温度补偿的研究[J].沈阳工业大学学报，2002（04）：34-35.

[3]郑黎明.智能模拟/数字式压力变送器的研制[J].自动化与仪表，1999，（04）：23-26.