陶瓷电阻式压力变送器原理及应用

摘要:本文介绍了一种陶瓷电阻式压力变送器的工作原理、技术特点和指标，论述了其技术优势和应用前景.
一、前言
       压力变送器是直接接触被测介质的现场仪表，近年来，由于越来越多的生产工艺过程需要进行自动控制和集中检测，所以压力变送器的需求量逐年增多，同时对产品的精度、稳定性和价格也提出了更高的要求.
       随着新工艺、新材料、新技术的出现，尤其是电子技术的迅速发展，相继出现了电容式、扩散硅式等压力变送器，并在目前市场上占主导位置.我国一些企业或从国外厂家直接进口成品，或引进散件进行组装，因而成本较高，针对这一点，开发了陶瓷电阻式系列压力变送器，利用我国的生产工艺和技术，生产出新型的压力变送器，满足了市场上对产品性能价格比高的要求.
二、传感器性能
       陶瓷电阻式传感器从陶瓷弹性膜片到厚膜应变电阻都采用了陶瓷技术和厚膜工艺技术制作，因而具有优良的电气性能和机械性能，适用于各个行业各种场合的测量介质.
传感器主要技术指标:
(1)测量范围:0-16kPa-25MPa
(2)工作电源:6一18VDC
(3)阻抗:4-5kΩ
(4)满量程输出:>30mV(工作电源12VDC)
(5)精度:线性<0.1%、迟滞<0.1%、重复性<0.1%
(6)零点温漂:<0.02%F:S/C
(7)灵敏度温漂:<0.02%F.S/C
三、陶瓷电阻式压力变送器工作原理
       陶瓷电阻式压力变送器包含有压力敏感芯片、信号处理电路以及相应的机械结构组件.陶瓷芯片作为弹性元件，利用厚膜工艺印刷并烧结在陶瓷膜片上的厚膜电阻为敏感电阻。在测量现场，介质压力直接作用于膜片上，使陶瓷膜片产生位移，由于厚膜电阻具有压阻效应，所以这一位移使制作在该膜片上的电阻阻值发生变化、且膜片位移产生的电阻变化量与输人压力成一定的线性关系，这样由电阻组成的惠斯登电桥即可检测出这-_压力信号，该信号经相连的电子部件进行补偿、放大和转换处理，最后调试成为标准的电流信号(4~20mADC，0~10mADC，12+8mADC)，这-信号可以接人工业仪表或计算机，实现了生产过程的检测.
陶瓷压阻式压力变送器主要技术指标:
(1)量程0~16kPa一25MPa

四、技术特点
       陶瓷电阻式压力变送器的关键部件是传感器，它是采用高性能的陶瓷材料(Al2O,)，利用混合集成电路工艺制造的，该工艺简单、设计灵活，容易批量生产，并利于集成化，所以制造成本低，在价格上占有较大优势，每台变送器售价仅为扩散硅式变送器的1/2至1/3，电容式的1/4、使用户大大减少了该项投资.
       这种压力变送器的被测介质可直接作用于陶瓷膜片，而扩散硅式变送器需要与被测介质.之间加上隔离膜片，容易影响精度，工艺难度增大.而陶瓷膜片本身具有较强的耐腐蚀性,所以可用于各种腐蚀性和非腐蚀性气体和液体的测量.
       陶瓷电阻式压力变送器在制作中，由于采用了厚膜工艺的高温烧结技术，即厚膜电阻组成的电桥与陶瓷弹性体烧结为一体，所以使变送器具有优良的线性度、迟滞性、重复性及高可靠性;同时又采用了温度补偿技术，使变送器工作在宽温度区内，尤其在较低环境温度下，例如在-40℃左右，可保证长期、可靠地工作，这一点是扩散硅式变送器的.该变送器电路选用的是一种功能较强的变
送器专用电路，其输出为4-20mADC.0-20mADC和12±8mADC.电路元件简单、调试方便、负载能力较强，并具有保护功能.变送器结构设计简单、体积小、重量轻，并确保产品的密封性能、抗振动和抗冲击性能，小型.一体化的结构在现场可方便地安装和更换，为了适用于各种工作现场，变送器设计成防水型、防爆型和液位型.
       这种变送器容易利用混合集成技术发展成为全集成化压力变送器和智能化压力变送器，满足各行业自动化的要求，其发展前景较好.
五、应用
       陶瓷电阻式压力变送器自投入市场以来,以它独特的综合技术优势得到广大使用单位的好评，至今已被国内电力系统、化工系统、冶金系统、石化系统等上百家单位选用，用户普遍反应该变送器价格低、可靠性和稳定性高,安装方便.特别是在一些恶劣环境下，如温度变化较大的现场和抗振动要求较高的场合，在已无其它产品可利用的情况下，这种陶瓷电阻式压力变送器显示了它的特殊优势，倍受使用单位的重视.
       实践证明，这种新型的陶瓷电阻式压力变送器不仅有传统型压力变送器的优点，而且同国内目前其它几种类型的压力变送器相比，其技术也很明显，它不但可以满足和替代现有压力变送器，而且可以大量减小资金，从而使大批量使用这种性能价格比高的陶瓷电阻式压力变送器成为可能.