应变式压力变送器测压原理是什么

应变式压力变送器测压原理是什么

应变式压力变送器是一种常用的压力测量设备，广泛应用于工业自动化控制系统中。它通过测量被测介质对传感器产生的应变量，进而转换为电信号输出，实现对压力的准确测量和传输。本文将详细介绍应变式压力变送器的测压原理，以及其在工业领域中的应用。

一、应变式压力变送器的基本原理

应变式压力变送器是利用金属弹性元件的应变特性来测量压力的一种传感器。其基本原理是根据胡克定律，当外力作用于金属弹性元件时，会引起其产生应变，即单位面积上的应力。应变式压力变送器通过测量金属弹性元件上的应变量，进而推算出被测介质的压力大小。

二、应变式压力变送器的结构和工作原理

应变式压力变送器主要由金属弹性元件、应变片、传感器、信号处理电路和输出电路等组成。

1. 金属弹性元件

金属弹性元件是应变式压力变送器的核心部件，通常采用不锈钢等材料制成。其形状多样，常见的有薄膜片、弹簧管和弹簧片等。当被测介质的压力作用于金属弹性元件时，会引起其产生应变，即单位面积上的应力。

2. 应变片

应变片是金属弹性元件上的一种特殊结构，用于测量金属弹性元件上的应变量。应变片通常由金属材料制成，其表面有一系列平行排列的应变电阻片。当金属弹性元件发生应变时，应变片上的应变电阻片也会发生相应的变化。

3. 传感器

传感器是应变式压力变送器中的重要组成部分，用于将金属弹性元件上的应变量转换为电信号输出。传感器通常采用电阻应变片或半导体应变片等材料制成，其内部包含一系列微小的电阻片。当金属弹性元件上的应变量作用于传感器时，会引起电阻片的电阻值发生变化。

4. 信号处理电路和输出电路

信号处理电路和输出电路是应变式压力变送器中的关键部分，用于对传感器输出的电信号进行放大、滤波和线性化处理，最终将其转换为标准的电信号输出。信号处理电路和输出电路通常由运算放大器、滤波器、AD转换器和输出电路等组成。

三、应变式压力变送器的工作过程

应变式压力变送器的工作过程可以分为以下几个步骤：

1. 压力作用

被测介质的压力作用于金属弹性元件上，引起其产生应变。

2. 应变测量

应变片上的应变电阻片发生相应的变化，通过测量应变电阻片的电阻值变化，可以得到金属弹性元件上的应变量。

3. 电信号转换

传感器将金属弹性元件上的应变量转换为电信号输出，通常采用电桥电路的方式进行转换。

4. 信号处理

信号处理电路对传感器输出的电信号进行放大、滤波和线性化处理，以提高测量的准确性和稳定性。

5. 电信号输出

经过信号处理电路和输出电路的处理，最终将电信号转换为标准的电信号输出，通常为4-20mA或0-10V等。

四、应变式压力变送器的应用领域

应变式压力变送器具有测量范围广、精度高、稳定性好等特点，广泛应用于工业自动化控制系统中。其主要应用领域包括：

1. 石油化工

应变式压力变送器可用于石油化工领域中的压力测量和控制，如炼油、化肥、石油储运等。

2. 电力

应变式压力变送器可用于电力行业中的压力测量和控制，如发电厂的锅炉、汽轮机、水泵等。

3. 钢铁冶金

应变式压力变送器可用于钢铁冶金领域中的压力测量和控制，如高炉、转炉、连铸等。

4. 汽车制造

应变式压力变送器可用于汽车制造领域中的压力测量和控制，如发动机、变速器、制动系统等。

5. 制药医疗

应变式压力变送器可用于制药医疗领域中的压力测量和控制，如药品生产、医疗设备等。

总结：

应变式压力变送器是一种常用的压力测量设备，通过测量金属弹性元件上的应变量，实现对压力的准确测量和传输。其工作原理是利用金属弹性元件的应变特性，通过传感器将应变量转换为电信号输出。应变式压力变送器具有测量范围广、精度高、稳定性好等特点，广泛应用于工业自动化控制系统中的石油化工、电力、钢铁冶金、汽车制造、制药医疗等领域。

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