影響壓力變送器誤差的幾種因素

戴悟明

摘要：隨著國家經濟的快速發展，各領域的不斷進步，在壓力變送器設計中使用復合硅將壓力信號轉化為電壓信號，由于硅材料特性復合硅輸出會受到溫度的變化影響，使壓力變送器存在溫度漂移特性，嚴重影響測量精確度。因此，消弱溫度變化引起的測量誤差使壓力變送器開發過程中需要解決的關鍵問題。

關鍵詞：影響壓力;變送器誤差;幾種因素

引言

壓力變送器是一種將壓力信號轉變為標準的電測信號輸出的壓力儀表，智能型、高準確度壓力變送器在工程中被廣泛應用。在壓力變送器的測量過程中，需要配備的主要標準設備為壓力標準器和電測標準器。

1常用壓力變送器的工作原理和特點

1.1壓阻式壓力變送器

壓阻式壓力變送器的主要組成部分之一是電阻應變片（原理見圖1所示）。電阻應變片應用最多的是金屬電阻應變片和半導體應變片2種。金屬電阻應變片又有絲狀應變片和金屬箔狀應變片2種。通常是將應變片通過特殊的粘和劑緊密的粘合在產生力學應變基體上，當基體受力發生應力變化時，電阻應變片也一起產生形變，使其的阻值發生改變，從而使加在電阻上的電壓發生變化，在通過變送電路對壓力物理量進行測量，并轉換成統一的標準信號。

1.2陶瓷壓力變送器

陶瓷壓力變送器沒有液體的傳遞，當壓力直接作用在陶瓷膜片的前表面時，膜片會產生微小的形變，使印刷在陶瓷膜片的背面厚膜電阻連接的惠斯通電橋（閉橋），產生一個與壓力成正比的高度線性、與激勵電壓也成正比的直流電壓信號，在通過變送電路對壓力物理量進行測量，并轉換成統一的標準電信號。這種變送器在生產工藝過程中可將各種介質包括腐蝕性和非腐蝕性的氣體、液體直接引入到陶瓷膜片上，無需進行復雜的隔離技術，因此，價格低廉，陶瓷的熱穩定特性及它的厚膜電阻可以使它的工作溫度范圍可達-40℃～135℃，因此，具有測量準確度高、長期穩定性好的特點。

1.3擴散硅壓力變送器

擴散硅壓力變送器問世于20世紀90年代中期，它是利用單晶硅的壓阻效應，以單晶硅為基體，按特定晶向，用先進的微機械加工技術形成彈性元件，在其適當位置用集成電路工藝形成4個等值應變電阻，組成惠斯登電橋，對電橋施加一恒下電壓（電流），當有壓力（差壓）作用到彈性元件時，使輸出與對應于所加壓力成比例的電壓信號，再通過變送電路對壓力物理量進行測量，并轉換成統一的標準信號（原理見圖2所示）。擴散硅式壓力變送器與傳統產品相比具有技術先進、性能可靠、安裝方便、準確度高、體積小等優點。

1.4壓電壓力變送器

壓電壓力變送器的工作原理是壓電效應，它是利用電氣元件和其他機械，把待測的壓力轉換成為電量，傳感器中主要使用的壓電材料有石英、酒石酸鉀鈉和磷酸二氫胺等幾種（原理見圖3）。該種變送器，具有結構簡單、體積小、重量輕、使用壽命長等特點，但它不能用于靜態測量，只能夠測量動態的應力。它既可以用來測量大的壓力，也可以用來測量微小的壓力。因為測量動態壓力非常普遍，所以壓電式壓力變送器的應用也非常廣泛。

1.5電容式壓力變送器

電容式壓力變送器誕生至今已有20多年歷史了，它的精度高，耐腐蝕，耐污染，穩定性好，是國內外公認的檢測低真空壓力的理想儀表。電容式壓力變送器，是由測量膜片與兩側絕緣片上的電極組成一個電容器（見圖4）。當兩側壓力不一致時，致使測量膜片產生的位移量和壓力差成正比，故兩側電容量就不等，通過振蕩和解調電路，轉換成與壓力成正比的電信號，再通過變送電路對壓力物理量進行測量，并轉換成統一的標準信號，它的應用涉及民用工業的各個領域，并在航天工業、核工業等軍事工業中發揮著獨特的作用。

2壓力變送器使用建議

（1）選用合適量程的壓力變送器。這是因為壓力變送器的級別是按照滿量程的百分比計算的，在小壓力測量情況下，會造成相對誤差過大。（2）某些壓力變送器的感壓膜片暴露在外，而感壓膜片比較脆弱，不能觸摸或者硬物捅刺。尤其是安裝的時候，注意不能壓迫到感壓膜片。（3）電壓輸出型的壓力變送器在信號長距離傳輸中會有衰減，使用中應該注意。（4）某些差壓變送器的安裝位置會對輸出產生影響，送檢的時候應與計量人員溝通確定安裝位置。由于安裝位置造成輸出發生變化，可以通過調整零點按鈕使輸出曲線恢復。（5）壓力管道內有殘液、沉淀物或其他外來物質流入導壓管內會產生測量誤差，應及時清除。

3提高壓力變送器校準方法及數據處理質量的具體策略

3.1提升壓力變送器計量標準設置合理性

首先，壓力變送器裝置在進行校準技術應用的過程中，需要對技術資源的應用規程具備足夠的關注，使壓力變送器裝置的實際應用可以充分適應硬件資源有效期的設計需要，為壓力變送器裝置成熟的適應技術核查需要提供幫助。要結合壓力變送器裝置的使用需求，對現場校準技術的實踐方案加以制定，并且結合壓力變送器裝置運輸管理的具體需要，制定符合變送器技術標準的方案，使壓力變送器可以更多的按照完成校準之后的數據資源狀態實現技術層面的優化處置，以此保證計量性質的業務能夠在壓力變送器裝置完整的適應核查技術應用要求的情況下，更好的實現自身的價值。在進行核查方案細節這幾的過程中，要強化對技術性核查標準的重視，使更多的壓力變送器裝置實際校準措施可以按照固定的核查程序完成自身的技術處置，并為校準技術更好的適應壓力變送器裝置的計量狀態調整需要提供支持。

3.2增強基礎性數據資源的處理妥當性

在實施數據資源分析處置的過程中，需要強化對數據資源校準方案價值的關注，按照技術資源應用行程的特征，制定符合數據資源控制處理需要的策略，使壓力變送器裝置在進行計量標準分析應用的過程中，可以成熟有效的適應計量技術資源的行程控制需要，并且憑借對數據資源的妥當處理，實現儀表誤差的控制，使儀表裝置可以在元件的壓力特征得到精準分析的情況下，充分適應剛性技術參數的處理控制要求，為儀表裝置憑借彈性技術參數適應壓力變送器應用要求提供幫助。

3.3提升技術文件在壓力變送器校準方面的應用水平

首先，要對技術文件資源的實際使用價值進行較為全面的統計處理，使技術文件在具體應用的過程中，可以按照固定的規范特征進行具體應用，并保證計量性質的活動可以在技術校準方法得到合理操作的情況下進行處置，以此保證技術文件的實際使用活動能夠充分有效的適應壓力變送器裝置的技術應用要求。在進行技術文件實際使用策略設計的過程中，一定要強化對儀表裝置行程特征的關注，并使校準性質的技術資源在實際應用的過程中，可以較為完整的按照數據資源的處置應用需求進行技術文件應用方案的制定，使技術文件在進行技術校準的過程中，可以在文件因素的有效應用過程中實現對壓力變送器數據處置方案的優化設置。

結語

壓力變送器裝置需要使用成熟的校準技術加以處置，才可以完整有效的適應遠程檢測技術的具體實施需求，并使數據資源的處理應用價值得到更大程度的顯現。

參考文獻

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[2]蔣靜，田昀，沈文杰，孫浩，余松林.一體化溫度變送器自動校準系統的探索和研究[J].中國計量，2018（06）：81-82.