一、基础定义
内部核心敏感元件:压阻式、电容式、压电式、应变片、陶瓷薄膜等。
输出信号:毫伏级电压、电阻变化、电容变化(微弱模拟小信号)。
结构:仅传感芯片 + 简易封装,不带放大电路、无标准化变送电路。
特点:输出信号弱、传输距离短、易受线路损耗 / 电磁干扰,必须配套二次放大电路才能使用。
2. (Pressure Transmitter / Transducer)
核心 = 压力传感器 + 信号调理放大电路 + 标准化输出电路
一句话总结:压力变送器包含压力传感器;传感器是核心敏感探头,变送器是带信号处理的完整工业仪表。
二、核心工作原理分类(两者共用敏感原理)
1. 压阻式(最主流,工业变送器 / 传感器首选)
硅晶片上扩散 4 个应变电阻组成惠斯通电桥;受压硅膜片形变→电阻变化→电桥输出压差信号。
优点:精度高、体积小、成本适中;自带温度补偿电路后稳定性极强。
适用:液体、气体低压 / 中压,自来水、液压、暖通。
2. 陶瓷电容式
3. 压电式(仅动态压力)
4. 应变片金属式
金属弹性体粘贴应变片,受压形变改变电阻。
优势:超高量程(高压、油压、液压机),耐高压。
三、关键参数对比表
| 对比项 | 压力传感器 | 压力变送器 |
|---|
| 信号输出 | mV 电压、电阻、电容弱信号 | 4–20mA、0–10V、RS485 数字标准信号 |
| 信号调理 | 无放大、无温补 | 内置放大、温度补偿、线性校准 |
| 传输距离 | <1 米,极易干扰 | 4–20mA 可千米级远距离布线 |
| 接线配套 | 必须外接放大模块、采集卡 | 直接接 PLC、数显表、控制器 |
| 使用难度 | 需电路设计,适合实验室开发 | 工业即装即用,现场免调试 |
| 价格 | 便宜,裸芯片 / 探头 | 成本更高,成套工业仪表 |
| 典型场景 | 实验室研发、设备主板内置采集 | 工厂管道、暖通、液压、市政自控 |
四、压力类型测量范围(两者通用)
表压(G):相对于当地大气压测量(最常用,水管、空压机)
绝压(A):相对于真空零点,真空、冷媒、气压监测
差压(DP):测量两点压力差值,流量孔板、液位、过滤器压差
负压 / 真空:低于大气压,真空泵、负压管路
量程范围:
微压(0–1kPa)→低压(0–1MPa)→中压(1–40MPa)→超高压(40–700MPa)
五、结构与外形
压力传感器
裸芯片贴片(PCB 焊接内置)
小型螺纹探头(仅出线,无外壳电路板)
插针式微型传感头
压力变送器
六、典型应用场景
1. 压力传感器适用场景
2. 压力变送器适用工业场景
暖通空调:中央空调水压、风管风压变送器
给排水市政:管网水压、污水泵压力监测
石油化工:管道油气压力、防爆型变送器
液压 / 注塑机床:油压闭环控制(4–20mA 进 PLC)
食品医药:卫生型卡箍变送器,洁净流体压力
锅炉、空压机、制冷机组远程压力监控
差压变送器:水池液位、管道流量、除尘滤芯压差报警
七、常见输出信号详解
传感器输出
mV 信号:如 0–100mV,受线缆电阻压降影响大;
电阻型:零压力 1kΩ,满压 3.5kΩ 等电阻变化;
变送器标准输出
4–20mA(工业首选)
零点 4mA、满量程 20mA;断线时电流<4mA,PLC 可识别故障。双线制供电,布线简单,抗干扰极强。
0–5V / 0–10V 三线电压输出:短距离控制柜内使用。
HART 协议:4–20mA 叠加数字信号,远程修改量程、标定。
Modbus-RS485:多变送器总线组网,数字高精度传输。
八、选型注意要点
介质:普通水 / 油选硅压阻;酸碱污水选陶瓷防腐;食品选 316L 不锈钢 / 四氟膜片;
量程:正常工作压力取满量程 60%–80%,预留过载余量;
输出需求:内置设备选传感器;现场自控远距离选 4–20mA 变送器;
环境:高温、防爆、潮湿户外对应高温型、防爆本安变送器;
精度:普通变送器 0.5 级 / 0.2 级;高精度传感器 0.05 级实验室专用。
九、常见误区澄清
“传感器 = 变送器” 错误:变送器是传感器 + 信号处理电路的完整成品;
“4–20mA 是传感器信号” 错误:传感器无法直接输出电流信号,必须变送电路转换;
压电传感器不能用于恒压液位、水压监测,仅测动态压力。