壓力變送器是一種將壓力變量精準轉換為標準化輸出信號的儀表，其輸出信號與壓力變量之間存在給定的連續(xù)函數關系，通常為線性函數。在工業(yè)生產、航空航天、環(huán)境監(jiān)測等眾多領域，壓力變送器都是實現(xiàn)自動化測量與控制的重要基礎部件，發(fā)揮著關鍵作用。

數據轉換原理

力平衡式壓力變送器原理

力平衡式壓力變送器基于力的平衡原理運作。其結構主要由測量膜盒、杠桿系統(tǒng)和反饋裝置等部分構成。當被測壓力傳入測量膜盒，膜盒會產生位移，該位移帶動杠桿系統(tǒng)，使安裝在杠桿上的檢測片靠近或遠離檢測線圈，進而改變檢測線圈的電感量。這一變化通過電子線路轉換為相應的電流信號，經放大器放大后，一部分作為輸出信號，另一部分通過反饋裝置產生與測量力相反的反饋力，作用于杠桿系統(tǒng)，使杠桿恢復至平衡位置。最終，輸出的電流信號與被測壓力成正比，完成從壓力到電信號的轉換。在石油化工的管道壓力測量中，力平衡式壓力變送器能夠穩(wěn)定、精準地將管道內的壓力轉換為標準電流信號，為控制系統(tǒng)提供可靠的數據支撐 。

電容式壓力變送器原理

電容式壓力變送器利用電容變化來測量壓力。其主要由測量膜片和固定電極等組成。測量膜片與兩側固定電極分別構成一個電容。當被測壓力作用于測量膜片時，膜片發(fā)生變形，致使膜片與兩側固定電極間的距離改變，進而使兩個電容的電容量發(fā)生變化。通過檢測這兩個電容的差值，并經適當的電路轉換，可得到與壓力呈一定函數關系的電信號。一般會將電容變化轉換為頻率或電壓信號，再經微處理器進行數據處理和校準，最終輸出標準壓力信號。在精密儀器制造、醫(yī)療設備等對測量精度要求極高的領域，電容式壓力變送器憑借其高靈敏度和穩(wěn)定性，能夠精確測量微小壓力變化 。

擴散硅式壓力變送器原理

擴散硅式壓力變送器基于壓阻效應工作。在硅片上擴散出四個等值電阻，并組成惠斯通電橋。當硅片受到壓力作用時，由于壓阻效應，硅片的電阻率發(fā)生變化，導致電橋的四個電阻值改變，電橋失衡，從而輸出與壓力成正比的電壓信號。為提升測量精度和穩(wěn)定性，通常還會對輸出信號進行溫度補償和放大處理。擴散硅式壓力變送器因體積小、精度高、響應速度快等優(yōu)勢，在工業(yè)自動化生產、汽車電子等領域應用廣泛，例如汽車發(fā)動機進氣歧管壓力測量常采用此類變送器 。

振弦式壓力變送器原理

振弦式壓力變送器利用振弦的固有振動頻率與所受張力的關系來測量壓力。其核心部件是一根拉緊的金屬弦，弦的一端固定，另一端連接在感受壓力的膜片上。當膜片受到壓力作用時，弦的張力發(fā)生改變，而弦的振動頻率與張力的平方根成正比。通過激勵裝置使弦振動，并采用檢測裝置測量弦的振動頻率，再經電路轉換和計算，就能得到與壓力對應的頻率信號或數字信號輸出。振弦式壓力變送器具有精度高、穩(wěn)定性好、抗干擾能力強等特點，在水利工程、地質監(jiān)測等對長期穩(wěn)定性要求較高的場景中應用較為普遍，例如大壩的滲壓監(jiān)測可使用振弦式壓力變送器實時監(jiān)測水壓變化 。