扩散硅压力变送器：将压力信号转换为标准电信号的测量设备

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扩散硅压力变送器：将压力信号转换为标准电信号的测量设备

来源：基尔普朗克传感器（上海）有限公司

2026-03-26 返回列表

扩散硅压力变送器是以扩散硅压阻效应为核心工作原理，将被测介质的表压、绝压或差压物理信号，精准转换为4–20mA 直流电流、0–5V/0–10V 电压或 HART 数字信号等工业标准电信号的精密测量仪表，是工业自动化过程控制中应用最广泛的压力检测设备，兼具高精度、高稳定性、宽温域适应性与长使用寿命，可适配石油、化工、电力、冶金、水务、新能源等多领域的压力、液位、流量间接测量场景。

一、核心工作原理

变送器核心为扩散硅压阻传感器，其基底采用高纯度单晶硅片，通过半导体扩散工艺，在硅片特定晶向掺入硼、磷等杂质，形成四个等值的压敏电阻，并以惠斯通电桥结构精密连接。传感器腔体经真空灌充低膨胀系数硅油，外部通过耐腐蚀金属膜片与被测介质接触。

当被测介质压力作用于金属膜片时，压力通过硅油均匀传递至单晶硅片，使硅片产生微小弹性形变，压敏电阻的阻值随形变发生正比例变化，惠斯通电桥失去平衡，输出与压力大小严格对应的毫伏级微弱电压信号；该信号经内部高精度放大、温度补偿、非线性校正、A/D 转换等处理后，最终转化为符合工业标准的电信号输出，实现压力物理量到电信号的可靠转换。

二、整体结构组成

过程连接组件：包括螺纹（G1/2、NPT1/2 等）、法兰等连接件，负责将变送器固定于被测管道或设备，同时传递介质压力，搭配密封垫片实现介质密封，部分防爆型产品采用隔爆结构设计。
核心传感单元：扩散硅芯片、金属隔离膜片、充油腔体构成的传感器模块，是压力信号转换的核心部件，决定变送器的测量精度与稳定性。
信号处理电路：采用工业级宽温电子元件，完成微弱信号放大、全温区数字温度补偿、非线性修正、量程组态、信号输出驱动等功能，智能型还集成 HART 通信模块，支持远程参数配置与诊断。
电气接口组件：包含防爆格兰头、接线端子、屏蔽电缆接口，实现 24V 直流供电与标准电信号传输，满足防爆、防水、抗干扰要求。
外壳防护组件：多采用 304/316L 不锈钢材质，防护等级可达 IP67/IP68，隔爆型产品具备精密隔爆接合面，可用于易燃易爆危险工况。

三、关键技术特性

测量精度高：综合精度可达 ±0.1% FS、±0.2% FS、±0.5% FS，满足高精度过程控制需求。
稳定性优异：长期稳定性≤±0.1% FS / 年，温漂、时漂极小，无需频繁校准。
标准信号输出：主流为两线制 4–20mA，支持 HART 通信，兼容 PLC、DCS 等各类工控系统，布线简洁、抗干扰能力强。
宽温域适配：工作温度通常覆盖 - 40℃~85℃，经全温区补偿后，低温与高温环境下仍保持测量精度。
防护与防爆：具备 IP67 及以上防护等级，可提供 Ex d II CT6 隔爆、Ex ia II CT6 本安等防爆认证，适配危险化工、油气等场景。
量程可调：智能型支持远程或本地量程组态，量程比可达 10:1、100:1，适配多变测量工况。

四、信号转换完整流程

被测介质压力→金属隔离膜片受力形变→硅油传递压力至扩散硅芯片→压敏电阻阻值变化→惠斯通电桥输出毫伏级电压信号→信号处理电路放大、补偿、校正→转换为 4–20mA 标准电流信号→传输至工控系统→系统还原为实际压力数值，实现闭环检测与控制。