擴(kuò)散硅壓力變送器是一種基于壓阻效應(yīng)原理工作的壓力測量設(shè)備，廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動化控制領(lǐng)域。其核心部件為擴(kuò)散硅壓力敏感元件，通過集成工藝將單晶硅片制成應(yīng)變電阻并構(gòu)成惠斯登電橋。當(dāng)被測介質(zhì)壓力作用于傳感器膜片時，膜片產(chǎn)生與壓力成正比的微位移，導(dǎo)致電阻值變化，電子線路將該變化轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)電信號輸出。

　　擴(kuò)散硅壓力變送器憑借其高性能、高可靠性和易用性，在石油、化工、電力、食品醫(yī)藥等行業(yè)的氣體或液體壓力測量中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。

　　擴(kuò)散硅壓力變送器其主要組成部分及功能解析：

　　1、敏感元件（擴(kuò)散硅芯片）

　　結(jié)構(gòu)與原理：

　　采用集成電路工藝，在硅晶圓上擴(kuò)散形成應(yīng)變電阻（惠斯通電橋），當(dāng)壓力作用于芯片時，硅膜片產(chǎn)生形變，電阻值隨應(yīng)力變化而改變。

　　典型特性：厚度僅幾微米至幾十微米，靈敏度高，可檢測微小壓力變化（如毫巴級）。

　　關(guān)鍵優(yōu)勢：

　　高精度：電阻變化與壓力呈線性關(guān)系，測量誤差可控制在±0.1%FS以內(nèi)。

　　長期穩(wěn)定性：無機(jī)械磨損，老化速度慢，適合長期使用。

　　溫度敏感性：通過摻雜和結(jié)構(gòu)優(yōu)化，降低對環(huán)境溫度的依賴（需配合溫度補(bǔ)償電路）。

　　2、隔離與封裝結(jié)構(gòu)

　　隔離膜片：

　　位于傳感器前端，直接接觸被測介質(zhì)（如氣體、液體），保護(hù)硅芯片免受腐蝕或污染。

　　材料：不銹鋼、哈氏合金（C-276）或氟橡膠（FKM），適應(yīng)腐蝕性介質(zhì)（如酸堿、油類）。

　　充油腔體：

　　硅芯片與隔離膜片之間填充硅油，傳遞壓力并緩沖沖擊，防止介質(zhì)泄漏至芯片側(cè)。

　　作用：提高抗過載能力（如承受瞬間2倍量程壓力），延長器件壽命。

　　3、信號調(diào)理電路

　　惠斯通電橋：

　　將硅芯片的電阻變化轉(zhuǎn)換為毫伏級差分電壓信號（典型值：0-50mV）。

　　放大與補(bǔ)償電路：

　　放大器（如OPA運(yùn)放）：放大微弱信號至標(biāo)準(zhǔn)范圍（如0-5V或4-20mA）。

　　溫度補(bǔ)償：內(nèi)置熱敏電阻或二極管，修正溫度引起的零點(diǎn)漂移和靈敏度變化。

　　線性化處理：通過硬件或軟件校準(zhǔn)，優(yōu)化輸出信號的線性度。

　　4、電源與輸出模塊

　　供電方式：

　　通常為12-36V DC（二線制4-20mA回路供電），部分型號支持低功耗設(shè)計（如3.3V）。

　　輸出信號：

　　模擬信號：4-20mA（工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)）、0-5V/0-10V（兼容數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)）。

　　數(shù)字信號：HART、RS485（支持多設(shè)備組網(wǎng)）、I²C（用于嵌入式系統(tǒng)）。

　　智能功能：部分型號集成AD轉(zhuǎn)換器，直接輸出數(shù)字量（如SPI接口）。

　　5、機(jī)械與電氣接口

　　壓力接口：

　　螺紋連接：G1/2、G1/4等標(biāo)準(zhǔn)螺紋，用于管道或容器安裝。

　　衛(wèi)生級卡箍：適用于食品、制藥行業(yè)，避免介質(zhì)殘留。

　　電氣接口：

　　航空插頭（M12、M8）、鳳凰端子或電纜格蘭頭，滿足防爆、防水需求（如IP67防護(hù)等級）。

　　6、附加功能模塊

　　溫度傳感器：

　　集成PT100或NTC熱敏電阻，同步監(jiān)測環(huán)境溫度，用于復(fù)雜工況下的補(bǔ)償計算。

　　顯示與調(diào)試單元：

　　LCD/LED顯示屏：實(shí)時顯示壓力值或故障代碼（如“OVER PRESSURE”）。

　　按鍵或軟件接口：支持現(xiàn)場校準(zhǔn)、量程設(shè)置（如通過HART手操器）。

　　防護(hù)與認(rèn)證：

　　防爆認(rèn)證：ATEX、FM、IECEx等，適用于石油、化工等危險區(qū)域。

　　EMC防護(hù)：屏蔽層、濾波電路，抵抗電磁干擾（如工業(yè)變頻器環(huán)境）。

　　7、外殼與附件

　　材質(zhì)與結(jié)構(gòu)：

　　主體采用316L不銹鋼或鋁合金，兼顧強(qiáng)度與輕量化。

　　密封設(shè)計：O型圈或氟橡膠墊片，確保防水、防塵（如IP65/IP67）。

　　安裝配件：

　　導(dǎo)管、法蘭、支架等，便于固定在管道、面板或機(jī)械設(shè)備上。

　　示例：DIN導(dǎo)軌安裝型變送器適用于控制柜集成。