读懂压力传感器，做对精准选择
来源：DwyerOmega
发布时间：2025-09-28
压力传感器是一种重要的压力测量设备，检测空气、气体或液体的压力，并将测量结果转换为可用的输出（通常是电信号）。压力传感器应用广泛，如HVAC，汽车制造，航空航天，医疗设备和工业过程控制中，可靠的压力监测有助于维护安全、提高效率并确保系统的长期性能。
了解压力传感器是如何工作的，以及它们所具备的功能选项，可以帮助您做出正确的选择，确保测量系统的稳定和可靠。
所监测的气体或液体对传感器的膜片（一种柔软的薄膜）施加压力。
薄膜的弯曲或偏转与施加的压力成比例。
附着在膜片上的传感元件，如应变片，压电晶体或电容板，检测到这种形变并将其转换为电变化（电阻、电荷或电容）。
传感器内部的电子元件处理这个微小的变化，并将其转换成标准化的电输出，通常是电压、电流（4mA至20mA），或转换成数字信号。
产生的信号被输送到显示器、控制器或数据采集系统，由此被监测、记录或用于自动控制。
压力传感器原理不同，所适用的场景各异，了解压力传感器的工作原理以及各自优点，有助于您为具体的应用场景挑选合适的设备。压力传感器常见的工作原理有应变式（压敏电阻）和电容式两种类型。
应变式（压敏电阻）传感器使用薄膜应变片粘接在惠斯通电桥配置。当施加压力时，膜片弯曲，引起电阻的微小变化。电桥电路将这种电阻改变转换成相应比例的输出信号。
应变式压力传感器设计坚固，稳定，非常适合静态和高压测量。它们的耐用性和准确性使它们在工业自动化，汽车系统（如燃料和油监测），航空航天和液压控制中很常见。虽然它们在高负荷下表现得很好，但它们的灵敏度通常低于电容型，这使得它们不太适合超低压应用。
在电容式压力传感器中，膜片和固定板构成电容器。当压力使膜片偏转时，板间的距离就会改变，从而改变电容（物体储存电荷的能力）。因为即使是微小的偏转也会产生可测量的变化，所以电容式传感器提供了高灵敏度和分辨率，特别是在低压或差压下。
这类通常被选择用于检测微小变化的应用，例如HVAC系统监测，洁净室压力控制，气压测量和环境监测。它们的低功耗和良好的灵敏度对于要求低压下高精度的应用特别有价值。
当压力传感器通电并暴露在压力下时，它会产生与压力成比例的电信号。最常见的输出格式有毫伏（mV/V）、电压、电流（4mA至20mA）和数字。正确的选择取决于电缆长度、电气噪声、可用功率和主机系统的接口。
电桥输出(mV)与激励电压(mV/V)成比例。由于信号小，建议使用稳压电源，电缆传输距离短，低噪声环境。这些传感器采用很小的电子设备，结构紧凑，坚固耐用，能够很好地处理恶劣的条件。
适合：短距离，低噪音环境，以及优先考虑坚固和短距离的应用。
通常范围有0至5V，0至10V或1至5V。内部信号调节产生更高电平的输出，对电源变化和电气噪声的敏感性低于mV信号。电缆长度适中；良好的屏蔽和接地提高性能。
适合：有一些电气噪声的工业设置，可以使用简单的高电平模拟输入。
两线制环路供电的传感器调制电流而不是电压，使信号能够高度抵抗电气干扰和长距离电缆的电压下降。它是过程工业中的实际标准（存在0mA到20mA，但常见的是4mA到20mA）。
适合：电气噪声环境和长电缆运行（数百米/超过1000ft），特别是在过程控制中。
数字传感器通过Modbus/RS-485、CAN、HART、I²C或SPI等协议进行通信。除了压力，它们还可以报告元数据（例如，校准信息，序列号/设备信息），记录数据日志，触发警报，并支持远程配置。传输距离和拓扑结构取决于协议和电缆布线，它们通常适合长距离传输。
适合：长距离，高级诊断，多参数数据，与现代控制/SCADA集成。
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