物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中高精度壓力檢測方案_壓力變送器

物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中為什么要使用壓力變送器

在物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中使用壓力變送器的原因主要基于以下幾個方面：

感知層的核心作用

物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)主要由感知層、傳輸層、平臺層和應(yīng)用層組成。感知層作為物聯(lián)網(wǎng)的“排頭兵”，負(fù)責(zé)收集物理世界中的各種信息。壓力變送器作為感知層的重要組成部分，能夠?qū)崟r、準(zhǔn)確地感知被測介質(zhì)的壓力變化，并將其轉(zhuǎn)換為電信號或其他可傳輸、處理的形式，為物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支持。

實時監(jiān)測與控制

壓力變送器通過將被測壓力轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的電信號（如4-20mA電流信號或0-10V電壓信號），使得這些信號能夠被PLC、DCS等控制器讀取和處理。在工業(yè)自動化控制系統(tǒng)中，這些控制器可以基于這些壓力信號進行實時監(jiān)測和控制，確保設(shè)備的穩(wěn)定運行，提高生產(chǎn)效率和品質(zhì)。同時，在物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中，這些數(shù)據(jù)還可以通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)皆贫嘶蜻h程監(jiān)控中心，實現(xiàn)遠程監(jiān)控和故障診斷。

高精度與穩(wěn)定性

現(xiàn)代壓力變送器通常采用高精度的敏感元件和先進的轉(zhuǎn)換技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)高精度的壓力測量。同時，其長期穩(wěn)定性好，能夠在惡劣的工業(yè)環(huán)境中長時間穩(wěn)定運行。這些特性使得壓力變送器在物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中能夠提供可靠、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持。

智能化與網(wǎng)絡(luò)化

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，壓力變送器也逐漸向智能化和網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。一些先進的壓力變送器不僅具有實時顯示功能，還內(nèi)置了微處理器（MCU），支持遠程參數(shù)配置和遠程監(jiān)控。同時，它們還可以與其他物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備進行通信和數(shù)據(jù)交換，實現(xiàn)設(shè)備的互聯(lián)互通和數(shù)據(jù)的共享與利用。

適應(yīng)多種應(yīng)用場景

壓力變送器具有廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，如消防水管網(wǎng)、消防末端、消防泵房、城市供水、石油化工等需要無人值守、遠程監(jiān)控的領(lǐng)域。在這些場景中，壓力變送器能夠測量氣體、液體、油等對不銹鋼無腐蝕的介質(zhì)，確保設(shè)備的安全運行。同時，無線壓力變送器的出現(xiàn)更是進一步擴展了其應(yīng)用范圍，通過無線通訊協(xié)議（如GPRS、LORa-iot、NB-iot）實現(xiàn)數(shù)據(jù)的無線傳輸，降低了布線成本和安裝難度。

具體應(yīng)用場景：

工業(yè)自動化領(lǐng)域：

監(jiān)控生產(chǎn)過程中液體、氣體等介質(zhì)的壓力，實現(xiàn)精確控制。

壓力變送器可以將所測得的壓力值轉(zhuǎn)化成電信號輸出，實現(xiàn)對生產(chǎn)過程中的壓力參數(shù)的自動監(jiān)測和調(diào)節(jié)。

石油、石化、化工行業(yè)：

與節(jié)流裝置配套，提供精確的流量測量與控制。

可測量管道和貯罐的壓力和液位，確保生產(chǎn)過程的順利進行。

電力、城市煤氣及其他公司事業(yè)：

要求高穩(wěn)定度和高精度的測量等場所。

壓力變送器負(fù)責(zé)監(jiān)測鍋爐、汽輪機等關(guān)鍵設(shè)備的壓力參數(shù)，確保電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

紙漿和造紙行業(yè)：

用于要求耐化學(xué)液體、耐腐蝕性液體之類的場所。

壓力變送器能夠準(zhǔn)確測量各種化學(xué)液體的壓力，為生產(chǎn)過程提供數(shù)據(jù)支持。

鋼鐵、有色金屬、陶瓷行業(yè)：

用于爐膛壓力測量等要求高穩(wěn)定性，高精度測量等場所。

壓力變送器在嚴(yán)格控制的條件下（如溫度、濕度等）提供穩(wěn)定的測量數(shù)據(jù)。

機械、造船行業(yè)：

用于嚴(yán)格控制高精度條件下要求穩(wěn)定測量的場所。

壓力變送器確保機械和船舶在復(fù)雜環(huán)境中穩(wěn)定、安全運行。

水利工程：

監(jiān)測水壩、管道等設(shè)施內(nèi)部的壓力狀況，確保水利設(shè)施的安全運行。

壓力變送器能夠準(zhǔn)確測量水位高度和水壓力值，實現(xiàn)水位的自動控制和水壓力值的調(diào)節(jié)。

環(huán)保、水處理領(lǐng)域：

壓力變送器在環(huán)保和水處理過程中，用于監(jiān)測和控制各種介質(zhì)的壓力，確保處理過程的效率和安全。

綜上所述，物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中使用壓力變送器是為了實現(xiàn)對物理世界中壓力信息的實時感知、監(jiān)測和控制，提高系統(tǒng)的智能化水平和運行效率。

本文會再為大家詳解變送器家族中的一員——壓力變送器。

壓力變送器的定義

變送器

變送器是從傳感器發(fā)展而來的，凡能輸出標(biāo)準(zhǔn)信號的傳感器就稱為變送器。標(biāo)準(zhǔn)信號是指物理量的形式和數(shù)量范圍都符合國際標(biāo)準(zhǔn)的信號。由于直流信號具有不受線路中電感、電容及負(fù)載性質(zhì)的影響，不存在相移問題等優(yōu)點，所以國際電工委員會(IEC)將電流信號 4mA~20mA(DC)和電壓信號 1V~5V(DC)確定為過程控制系統(tǒng)中模擬信號的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。

壓力變送器

壓力變送器是一種將壓力轉(zhuǎn)換成氣動信號或電動信號進行控制和遠傳的設(shè)備。它能將測壓元件傳感器感受到的氣體、液體等物理壓力參數(shù)轉(zhuǎn)變成標(biāo)準(zhǔn)的電信號（如4~20mADC等），以供給指示報警儀、記錄儀、調(diào)節(jié)器等二次儀表進行測量、指示和過程調(diào)節(jié)。通常是標(biāo)準(zhǔn)化的，如4-20毫安(mA)電流輸出、0-5伏特(V)電壓輸出等，以便與控制系統(tǒng)或顯示設(shè)備連接。

壓力變送器的組成與工作原理

壓力變送器通常由壓力感應(yīng)器、信號轉(zhuǎn)換器、放大器和校準(zhǔn)電路、輸出接口等主要組件組成。

壓力感應(yīng)器是核心部分，負(fù)責(zé)接收來自壓力源的壓力信號，當(dāng)受到外部壓力作用時，會產(chǎn)生相應(yīng)的機械變形。信號轉(zhuǎn)換器將機械變形轉(zhuǎn)換為電阻、電壓或電流等電信號。放大器和校準(zhǔn)電路對信號進行放大、線性化和校準(zhǔn)處理，以提高測量的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。輸出接口通常是標(biāo)準(zhǔn)化的，如4-20毫安(mA)電流輸出、0-5伏特(V)電壓輸出等，以便與控制系統(tǒng)或顯示設(shè)備連接。

壓力變送器的分類

按測量介質(zhì)：

表壓型（Gauge Pressure）：測量的是介質(zhì)相對于大氣壓力的壓力差。

絕壓型（Absolute Pressure）：測量的是介質(zhì)相對于真空的絕對壓力。

差壓型（Differential Pressure）：測量的是兩個壓力點之間的壓力差。

按測量原理：

電容式：通過改變電容器兩個極板之間的距離或面積來測量壓力變化。

壓阻式：利用壓阻效應(yīng)，即半導(dǎo)體材料在受到壓力作用時電阻率發(fā)生變化，從而測量壓力。

擴散硅式：基于單晶硅材料的壓阻效應(yīng)，通過測量硅片的電阻變化來測量壓力。

電磁式：利用電磁感應(yīng)原理，將壓力轉(zhuǎn)換為電流或電壓信號輸出。

諧振式：利用諧振頻率隨壓力變化的原理來測量壓力。

按輸出信號：

模擬量輸出：如4-20mA電流信號、0-5V或0-10V電壓信號等。

數(shù)字量輸出：通過數(shù)字通信接口（如HART、Profibus、Modbus等）傳輸數(shù)據(jù)。

按結(jié)構(gòu)：

隔爆型：具有防爆功能，適用于有爆炸危險的場所。

本安型：本質(zhì)安全型，適用于對安全要求較高的場所。

普通型：適用于一般工業(yè)環(huán)境。

按精度：

高精度型：測量精度較高，適用于對測量精度要求嚴(yán)格的場合。

中精度型：測量精度適中，適用于一般工業(yè)測量。

低精度型：測量精度較低，適用于對測量精度要求不高的場合。

按用途：

通用型：適用于多種介質(zhì)和測量范圍。

專用型：針對特定介質(zhì)或測量范圍設(shè)計的壓力變送器，如高溫、高壓、腐蝕性介質(zhì)等。

按安裝方式：

螺紋連接型：通過螺紋接口與被測介質(zhì)系統(tǒng)連接。

法蘭連接型：通過法蘭接口與被測介質(zhì)系統(tǒng)連接，適用于高壓、大口徑系統(tǒng)。

卡箍式連接型：利用卡箍將被測管道夾緊在變送器上，適用于小口徑管道。

按靜壓誤差校正：

帶校正型：能夠自動或手動校正靜壓誤差，提高測量精度。

無校正型：不具備靜壓誤差校正功能。

壓力變送器的選型參數(shù)

測量范圍：

定義：在允許誤差限內(nèi)被測量值的范圍。

選型建議：根據(jù)應(yīng)用需求確定所需測量的壓力范圍，并考慮測量精度和穩(wěn)定性。

量程：

定義：測量范圍的上限值和下限值的代數(shù)差。

選型建議：量程的選用原則通常是只用到滿量程的2/3，以便在超出預(yù)期壓力時提供保護。例如，如果待測壓力的較大值為2MPa，則選擇的較佳量程通常為0-3MPa。

精度：

定義：被測量的測量結(jié)果與真值間的一致程度。

選型建議：精度通常以百分比值表示（如0.5%FS、1%FS等），F(xiàn)S代表滿刻度值。精度越高，成本也越高。根據(jù)應(yīng)用需求選擇合適的精度，確保測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。

輸出信號：

類型：通常為4-20mA的電流信號和0-5V及1-5V的電壓信號。

選型建議：根據(jù)接收信號的設(shè)備或系統(tǒng)的要求選擇合適的輸出信號類型。

螺紋接口：

定義：壓力變器和待測壓力介質(zhì)間溝通壓力時所提供的螺紋尺寸。

選型建議：根據(jù)待測管道或設(shè)備的接口尺寸選擇合適的螺紋接口，確保連接緊密、無泄漏。

出線方式：

定義：變送器的出線方式從防護程度來說可分為IP65-IP68幾個等級。

選型建議：根據(jù)壓力變送器的使用工況決定出線方式。在環(huán)境相對良好的實驗環(huán)境下可使用防護等級較低的IP65級，而在惡劣的室外環(huán)境下則需考慮使用防護等級較高的IP67-IP68級出線形式。

穩(wěn)定性：

定義：傳感器或變送器在規(guī)定的條件下儲存、試驗或使用，經(jīng)歷規(guī)定的時間后，仍能保持原來特性參數(shù)的能力。

選型建議：穩(wěn)定性是長期可靠運行的保障，應(yīng)關(guān)注產(chǎn)品的長期穩(wěn)定性數(shù)據(jù)，特別是在惡劣環(huán)境下的表現(xiàn)。

耐壓能力：

定義：壓力變送器在工作過程中所能承受的最大壓力值。

選型建議：根據(jù)應(yīng)用環(huán)境的壓力范圍選擇合適的耐壓能力，確保設(shè)備在高壓下不會損壞。

響應(yīng)時間：

定義：傳感器對實際壓力變化的反應(yīng)速度。

選型建議：對于需要快速響應(yīng)的應(yīng)用（如液體沖擊波或氣體瞬間壓力的測量），應(yīng)選擇具有較短響應(yīng)時間的壓力變送器。

溫度范圍：

定義：包括工作溫度（指變送器能夠達到各項技術(shù)指標(biāo)和功能的環(huán)境溫度范圍）和儲存溫度（指變送器在不加電工作狀態(tài)下的長期儲存不損壞的溫度范圍）。

選型建議：根據(jù)應(yīng)用環(huán)境的溫度條件選擇適合的溫度范圍，確保設(shè)備在極端溫度下的穩(wěn)定性和可靠性。

壓力變送器的使用注意事項

電壓限制：

切勿在壓力變送器上使用高于36V的電壓，以免損壞設(shè)備。這一點在多個參考文章中均被強調(diào)。

保護膜片：

切勿用硬物碰觸膜片，以防止損壞隔離膜片。膜片是壓力變送器的關(guān)鍵部件，一旦損壞將影響測量精度和穩(wěn)定性。

防結(jié)冰：

被測介質(zhì)不允許結(jié)冰，因為結(jié)冰會損傷傳感器元件隔離膜片，導(dǎo)致變送器損壞。在冬季或寒冷環(huán)境下，需要采取必要的防凍措施，如安裝保溫層或使用防凍液。

高溫介質(zhì)測量：

在測量蒸汽或其他高溫介質(zhì)時，溫度不應(yīng)超過變送器使用時的極限溫度。如果介質(zhì)溫度超過極限溫度，必須使用散熱裝置，如散熱管或冷凝器，并確保散熱管中注入適量的水，以防止過熱蒸汽直接與變送器接觸，損壞傳感器。

安裝位置：

測量氣體壓力時，取壓口應(yīng)開在流程管道頂端，并且變送器也應(yīng)安裝在流程管道上部，以便積累的液體容易注入流程管道中。

測量液體壓力時，取壓口應(yīng)開在流程管道側(cè)面，以避免沉淀積渣。同時，變送器的安裝位置應(yīng)避免液體的沖擊（水錘現(xiàn)象），以免傳感器過壓損壞。

防止干擾和腐蝕：

檢查壓力變送器周圍有無信號干擾，如果有，盡量排除或采取屏蔽措施。

定期清洗安裝孔，保證安裝孔的清潔，防止變送器與腐蝕性或過熱的介質(zhì)接觸。

接線和密封：

接線時，將電纜穿過防水接頭或繞性管并擰緊密封螺帽，以防雨水等通過電纜滲漏進變送器殼體內(nèi)。

壓力變送器的兩個出線口都需要密封，以防止外界環(huán)境中的水分和雜質(zhì)進入。

維護和檢查：

定期對壓力變送器進行檢查和維護，包括清潔、校準(zhǔn)和更換損壞的部件。

注意檢查散熱裝置和導(dǎo)壓管的狀態(tài)，確保它們沒有堵塞或泄漏。

壓力變送器的廠商

MEACON（美控）：

創(chuàng)立時間：2013年

所在地：中國浙江省

品牌熱度：較好

好評率：99%

產(chǎn)品覆蓋：壓力變送器、壓力傳感器、壓力表等多個領(lǐng)域

特點：產(chǎn)品覆蓋廣泛，質(zhì)量好，受到用戶好評

sinomeasure：

所在地：中國浙江省

品牌熱度：較好

好評率：99%

產(chǎn)品覆蓋：壓力變送器、信號發(fā)生器、壓力傳感器等

特點：主營產(chǎn)品廣泛，滿足用戶多種需求

ELECALL（伊萊科電氣）：

創(chuàng)立時間：2008年

所在地：中國浙江省

品牌年份：16年

品牌熱度：較好

好評率：94%

產(chǎn)品覆蓋：五金工具、儀器儀表、家裝家飾、低壓電氣等

特點：以電子商務(wù)為主的電氣銷售企業(yè)，規(guī)模不斷壯大

星儀：

創(chuàng)立時間：2017年

所在地：中國

品牌熱度：較好

產(chǎn)品覆蓋：溫度傳感器、壓力變送器、壓力傳感器等

特點：主營產(chǎn)品多樣，涵蓋多個領(lǐng)域

虹潤：

所在地：中國

產(chǎn)品覆蓋：計算儀、壓力變送器、脈沖控制儀等

特點：產(chǎn)品多樣，適用于多種場合

Honeywell/霍尼韋爾：

所在地：美國

成立時間：1885年

特點：多元化跨國公司，技術(shù)和制造業(yè)領(lǐng)先，產(chǎn)品包括單端式、差分式以及內(nèi)部集成式壓力變送器

佛山市浩捷電子儀器有限公司：

所在地：廣東省佛山市

產(chǎn)品覆蓋：壓力傳感器、壓力變送器、液位傳感器等

特點：專注于壓力測量和控制系統(tǒng)的科研、開發(fā)、生產(chǎn)、安裝及調(diào)試

供應(yīng)商A：北京力諾天晟科技有限公司

http://www.bjleno.com/

1、產(chǎn)品能力

（1）主推型號1：T288 數(shù)顯防爆壓力變送器

產(chǎn)品詳情介紹

產(chǎn)品概述

T288 數(shù)顯防爆壓力變送器是 食品、飲料、醫(yī)藥和生物工程等行業(yè)專用的衛(wèi)生型壓力變送器。該產(chǎn)品符合GB3836.1-2010《爆炸性環(huán)境第1、2部分...》標(biāo)準(zhǔn)，防爆等級 Ex d IIBT6， 最大程度上滿足衛(wèi)生行業(yè)在防爆區(qū)對各種工況測量和顯示的需要； 該變送器過程連接部分均采用整體焊接拋光工藝，無衛(wèi)生死角，相關(guān)衛(wèi)生設(shè)計符合FDA標(biāo)準(zhǔn)。該變送器敏感元件全部采用進口硅微融芯體，直接測量各種生產(chǎn)過程中0～150℃、-0.1～15MPa范圍內(nèi)的液體、氣體和蒸汽壓力，性能穩(wěn)定，測量精度高； 清洗和高溫滅菌時無需拆卸，使用方便，操作簡單。該變送器輸出標(biāo)準(zhǔn)4-20mA電流信號或0-10VDC電壓信號， 常與PLC、記錄儀和調(diào)節(jié)儀表配套使用。

產(chǎn)品特點

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01 數(shù)顯防爆結(jié)構(gòu)設(shè)計，滿足各種防爆區(qū)過程測量；

02 該變送器過程連接部分均采用整體焊接拋光工藝，無衛(wèi)生死角，相關(guān)衛(wèi)生設(shè)計符合FDA標(biāo)準(zhǔn)；

03 接液材質(zhì)均為316L衛(wèi)生級不銹鋼材質(zhì)，表面粗糙度最高可達Ra 0.4 ；

04 CIP-SIP清洗過程控制的壓力測量，耐高溫達150℃；

05 清洗和高溫滅菌時無需拆卸，使用方便，操作簡單；

06 智能數(shù)字放大器，測量精度高、抗干擾能力強；

07 支持顯示和非顯示兩種結(jié)構(gòu)類型可選；防腐、防壓等需求；

08 輸出標(biāo)準(zhǔn)4-20mA電流信號或0-10VDC電壓信號或數(shù)字量485通訊可選；

09 過程連接：支持多種國際標(biāo)準(zhǔn)過程連接方式；

10 適合熱介質(zhì)、腐蝕性介質(zhì)、高溫粘稠介質(zhì)或結(jié)晶性介質(zhì)測量。

11 支持客戶個性化定制。

技術(shù)參數(shù)

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接液材質(zhì)	標(biāo)配：316L不銹鋼 典型：鈦合金、鉭膜片
電源	12～36VDC 推薦24VDC （功耗≈30mA）
輸出	4～20mA （標(biāo)配） 2路繼電器輸出（顯示型 選配）
溫漂	≤±0.05％FS／℃ ( 溫度范圍-20～85℃ ）
零點	≤±0.02%/℃ 典型值 ≤±0.04%/℃ 最大值
滿點	≤±0.02%/℃ 典型值 ≤±0.04%/℃ 最大值
零漂	≤0.3%滿量程
熱回差	≤±0.5%滿量程
精度	≤±0.5% 滿量程
介質(zhì)溫度	-30℃/-45℃ ～ +85 / +150 / +200℃
儲存溫度	-40℃～+125℃
顯示范圍	-1999～9999
粗糙度	Ra＜0.8
機械沖擊	100g/1ms
機械震動	max.20g：15-2000Hz
電磁兼容	干擾影響：Class B 抗干擾性：符合工業(yè)場合要求
填 充 液	1：硅油 2：合成油或衛(wèi)生油
響應(yīng)時間	電流輸出 max.2ms 電壓輸出 max.10ms
防護等級	標(biāo)配：IP65 定制:IP67
安裝位置	任意(校驗位置變送器豎直，接液膜片朝上)

衛(wèi)生型卡盤尺寸對照表

外形尺寸

2、支撐

（1）技術(shù)產(chǎn)品

技術(shù)資料

https://rckrv97mzx.feishu.cn/wiki/WqfqwHbSXihHmXkrFSwcA5KBnZc?fromScene=spaceOverview

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審核編輯 黃宇