原创 物联网系统中高精度压力检测方案_压力变送器

物联网系统中为什么要使用压力变送器

在物联网系统中使用压力变送器的原因主要基于以下几个方面：

感知层的核心作用

物联网系统主要由感知层、传输层、平台层和应用层组成。感知层作为物联网的“排头兵”，负责收集物理世界中的各种信息。压力变送器作为感知层的重要组成部分，能够实时、准确地感知被测介质的压力变化，并将其转换为电信号或其他可传输、处理的形式，为物联网系统提供基础数据支持。

实时监测与控制

压力变送器通过将被测压力转换为标准的电信号（如4-20mA电流信号或0-10V电压信号），使得这些信号能够被PLC、DCS等控制器读取和处理。在工业自动化控制系统中，这些控制器可以基于这些压力信号进行实时监测和控制，确保设备的稳定运行，提高生产效率和品质。同时，在物联网系统中，这些数据还可以通过网络传输到云端或远程监控中心，实现远程监控和故障诊断。

高精度与稳定性

现代压力变送器通常采用高精度的敏感元件和先进的转换技术，能够实现高精度的压力测量。同时，其长期稳定性好，能够在恶劣的工业环境中长时间稳定运行。这些特性使得压力变送器在物联网系统中能够提供可靠、准确的数据支持。

智能化与网络化

随着物联网技术的发展，压力变送器也逐渐向智能化和网络化方向发展。一些先进的压力变送器不仅具有实时显示功能，还内置了微处理器（MCU），支持远程参数配置和远程监控。同时，它们还可以与其他物联网设备进行通信和数据交换，实现设备的互联互通和数据的共享与利用。

适应多种应用场景

压力变送器具有广泛的应用领域，如消防水管网、消防末端、消防泵房、城市供水、石油化工等需要无人值守、远程监控的领域。在这些场景中，压力变送器能够测量气体、液体、油等对不锈钢无腐蚀的介质，确保设备的安全运行。同时，无线压力变送器的出现更是进一步扩展了其应用范围，通过无线通讯协议（如GPRS、LORa-iot、NB-iot）实现数据的无线传输，降低了布线成本和安装难度。

具体应用场景：

工业自动化领域：

• 监控生产过程中液体、气体等介质的压力，实现精确控制。
• 压力变送器可以将所测得的压力值转化成电信号输出，实现对生产过程中的压力参数的自动监测和调节。

石油、石化、化工行业：

• 与节流装置配套，提供精确的流量测量与控制。
• 可测量管道和贮罐的压力和液位，确保生产过程的顺利进行。

电力、城市煤气及其他公司事业：

• 要求高稳定度和高精度的测量等场所。
• 压力变送器负责监测锅炉、汽轮机等关键设备的压力参数，确保电力系统的稳定运行。

纸浆和造纸行业：

• 用于要求耐化学液体、耐腐蚀性液体之类的场所。
• 压力变送器能够准确测量各种化学液体的压力，为生产过程提供数据支持。

钢铁、有色金属、陶瓷行业：

• 用于炉膛压力测量等要求高稳定性，高精度测量等场所。
• 压力变送器在严格控制的条件下（如温度、湿度等）提供稳定的测量数据。

机械、造船行业：

• 用于严格控制高精度条件下要求稳定测量的场所。
• 压力变送器确保机械和船舶在复杂环境中稳定、安全运行。

水利工程：

• 监测水坝、管道等设施内部的压力状况，确保水利设施的安全运行。
• 压力变送器能够准确测量水位高度和水压力值，实现水位的自动控制和水压力值的调节。

环保、水处理领域：

• 压力变送器在环保和水处理过程中，用于监测和控制各种介质的压力，确保处理过程的效率和安全。

综上所述，物联网系统中使用压力变送器是为了实现对物理世界中压力信息的实时感知、监测和控制，提高系统的智能化水平和运行效率。

本文会再为大家详解变送器家族中的一员——压力变送器。

压力变送器的定义

变送器

变送器是从传感器发展而来的，凡能输出标准信号的传感器就称为变送器。标准信号是指物理量的形式和数量范围都符合国际标准的信号。由于直流信号具有不受线路中电感、电容及负载性质的影响，不存在相移问题等优点，所以国际电工委员会(IEC)将电流信号 4mA~20mA(DC)和电压信号 1V~5V(DC)确定为过程控制系统中模拟信号的统一标准。

压力变送器

压力变送器是一种将压力转换成气动信号或电动信号进行控制和远传的设备。它能将测压元件传感器感受到的气体、液体等物理压力参数转变成标准的电信号（如4~20mADC等），以供给指示报警仪、记录仪、调节器等二次仪表进行测量、指示和过程调节。通常是标准化的，如4-20毫安(mA)电流输出、0-5伏特(V)电压输出等，以便与控制系统或显示设备连接。

压力变送器的组成与工作原理

压力变送器通常由压力感应器、信号转换器、放大器和校准电路、输出接口等主要组件组成。

压力感应器是核心部分，负责接收来自压力源的压力信号，当受到外部压力作用时，会产生相应的机械变形。信号转换器将机械变形转换为电阻、电压或电流等电信号。放大器和校准电路对信号进行放大、线性化和校准处理，以提高测量的准确性和稳定性。输出接口通常是标准化的，如4-20毫安(mA)电流输出、0-5伏特(V)电压输出等，以便与控制系统或显示设备连接。

压力变送器的分类

按测量介质：

• 表压型（Gauge Pressure）：测量的是介质相对于大气压力的压力差。
• 绝压型（Absolute Pressure）：测量的是介质相对于真空的绝对压力。
• 差压型（Differential Pressure）：测量的是两个压力点之间的压力差。

按测量原理：

• 电容式：通过改变电容器两个极板之间的距离或面积来测量压力变化。
• 压阻式：利用压阻效应，即半导体材料在受到压力作用时电阻率发生变化，从而测量压力。
• 扩散硅式：基于单晶硅材料的压阻效应，通过测量硅片的电阻变化来测量压力。
• 电磁式：利用电磁感应原理，将压力转换为电流或电压信号输出。
• 谐振式：利用谐振频率随压力变化的原理来测量压力。

按输出信号：

• 模拟量输出：如4-20mA电流信号、0-5V或0-10V电压信号等。
• 数字量输出：通过数字通信接口（如HART、Profibus、Modbus等）传输数据。

按结构：

• 隔爆型：具有防爆功能，适用于有爆炸危险的场所。
• 本安型：本质安全型，适用于对安全要求较高的场所。
• 普通型：适用于一般工业环境。

按精度：

• 高精度型：测量精度较高，适用于对测量精度要求严格的场合。
• 中精度型：测量精度适中，适用于一般工业测量。
• 低精度型：测量精度较低，适用于对测量精度要求不高的场合。

按用途：

• 通用型：适用于多种介质和测量范围。
• 专用型：针对特定介质或测量范围设计的压力变送器，如高温、高压、腐蚀性介质等。

按安装方式：

• 螺纹连接型：通过螺纹接口与被测介质系统连接。
• 法兰连接型：通过法兰接口与被测介质系统连接，适用于高压、大口径系统。
• 卡箍式连接型：利用卡箍将被测管道夹紧在变送器上，适用于小口径管道。

按静压误差校正：

• 带校正型：能够自动或手动校正静压误差，提高测量精度。
• 无校正型：不具备静压误差校正功能。

压力变送器的选型参数

测量范围：

• 定义：在允许误差限内被测量值的范围。
• 选型建议：根据应用需求确定所需测量的压力范围，并考虑测量精度和稳定性。

量程：

• 定义：测量范围的上限值和下限值的代数差。
• 选型建议：量程的选用原则通常是只用到满量程的2/3，以便在超出预期压力时提供保护。例如，如果待测压力的较大值为2MPa，则选择的较佳量程通常为0-3MPa。

精度：

• 定义：被测量的测量结果与真值间的一致程度。
• 选型建议：精度通常以百分比值表示（如0.5%FS、1%FS等），FS代表满刻度值。精度越高，成本也越高。根据应用需求选择合适的精度，确保测量结果的准确性。

输出信号：

• 类型：通常为4-20mA的电流信号和0-5V及1-5V的电压信号。
• 选型建议：根据接收信号的设备或系统的要求选择合适的输出信号类型。

螺纹接口：

• 定义：压力变器和待测压力介质间沟通压力时所提供的螺纹尺寸。
• 选型建议：根据待测管道或设备的接口尺寸选择合适的螺纹接口，确保连接紧密、无泄漏。

出线方式：

• 定义：变送器的出线方式从防护程度来说可分为IP65-IP68几个等级。
• 选型建议：根据压力变送器的使用工况决定出线方式。在环境相对良好的实验环境下可使用防护等级较低的IP65级，而在恶劣的室外环境下则需考虑使用防护等级较高的IP67-IP68级出线形式。

稳定性：

• 定义：传感器或变送器在规定的条件下储存、试验或使用，经历规定的时间后，仍能保持原来特性参数的能力。
• 选型建议：稳定性是长期可靠运行的保障，应关注产品的长期稳定性数据，特别是在恶劣环境下的表现。

耐压能力：

• 定义：压力变送器在工作过程中所能承受的最大压力值。
• 选型建议：根据应用环境的压力范围选择合适的耐压能力，确保设备在高压下不会损坏。

响应时间：

• 定义：传感器对实际压力变化的反应速度。
• 选型建议：对于需要快速响应的应用（如液体冲击波或气体瞬间压力的测量），应选择具有较短响应时间的压力变送器。

温度范围：

• 定义：包括工作温度（指变送器能够达到各项技术指标和功能的环境温度范围）和储存温度（指变送器在不加电工作状态下的长期储存不损坏的温度范围）。
• 选型建议：根据应用环境的温度条件选择适合的温度范围，确保设备在极端温度下的稳定性和可靠性。

压力变送器的使用注意事项

电压限制：

• 切勿在压力变送器上使用高于36V的电压，以免损坏设备。这一点在多个参考文章中均被强调。

保护膜片：

• 切勿用硬物碰触膜片，以防止损坏隔离膜片。膜片是压力变送器的关键部件，一旦损坏将影响测量精度和稳定性。

防结冰：

• 被测介质不允许结冰，因为结冰会损伤传感器元件隔离膜片，导致变送器损坏。在冬季或寒冷环境下，需要采取必要的防冻措施，如安装保温层或使用防冻液。

高温介质测量：

• 在测量蒸汽或其他高温介质时，温度不应超过变送器使用时的极限温度。如果介质温度超过极限温度，必须使用散热装置，如散热管或冷凝器，并确保散热管中注入适量的水，以防止过热蒸汽直接与变送器接触，损坏传感器。

安装位置：

• 测量气体压力时，取压口应开在流程管道顶端，并且变送器也应安装在流程管道上部，以便积累的液体容易注入流程管道中。
• 测量液体压力时，取压口应开在流程管道侧面，以避免沉淀积渣。同时，变送器的安装位置应避免液体的冲击（水锤现象），以免传感器过压损坏。

防止干扰和腐蚀：

• 检查压力变送器周围有无信号干扰，如果有，尽量排除或采取屏蔽措施。
• 定期清洗安装孔，保证安装孔的清洁，防止变送器与腐蚀性或过热的介质接触。

接线和密封：

• 接线时，将电缆穿过防水接头或绕性管并拧紧密封螺帽，以防雨水等通过电缆渗漏进变送器壳体内。
• 压力变送器的两个出线口都需要密封，以防止外界环境中的水分和杂质进入。

维护和检查：

• 定期对压力变送器进行检查和维护，包括清洁、校准和更换损坏的部件。
• 注意检查散热装置和导压管的状态，确保它们没有堵塞或泄漏。

压力变送器的厂商

MEACON（美控）：

• 创立时间：2013年
• 所在地：中国浙江省
• 品牌热度：较好
• 好评率：99%
• 产品覆盖：压力变送器、压力传感器、压力表等多个领域
• 特点：产品覆盖广泛，质量好，受到用户好评

sinomeasure：

• 所在地：中国浙江省
• 品牌热度：较好
• 好评率：99%
• 产品覆盖：压力变送器、信号发生器、压力传感器等
• 特点：主营产品广泛，满足用户多种需求

ELECALL（伊莱科电气）：

• 创立时间：2008年
• 所在地：中国浙江省
• 品牌年份：16年
• 品牌热度：较好
• 好评率：94%
• 产品覆盖：五金工具、仪器仪表、家装家饰、低压电气等
• 特点：以电子商务为主的电气销售企业，规模不断壮大

星仪：

• 创立时间：2017年
• 所在地：中国
• 品牌热度：较好
• 产品覆盖：温度传感器、压力变送器、压力传感器等
• 特点：主营产品多样，涵盖多个领域

虹润：

• 所在地：中国
• 产品覆盖：计算仪、压力变送器、脉冲控制仪等
• 特点：产品多样，适用于多种场合

Honeywell/霍尼韦尔：

• 所在地：美国
• 成立时间：1885年
• 特点：多元化跨国公司，技术和制造业领先，产品包括单端式、差分式以及内部集成式压力变送器

佛山市浩捷电子仪器有限公司：

• 所在地：广东省佛山市
• 产品覆盖：压力传感器、压力变送器、液位传感器等
• 特点：专注于压力测量和控制系统的科研、开发、生产、安装及调试

供应商A：北京力诺天晟科技有限公司

1、产品能力

（1）主推型号1：T288 数显防爆压力变送器

产品详情介绍

产品概述

T288 数显防爆压力变送器是 食品、饮料、医药和生物工程等行业专用的卫生型压力变送器。该产品符合GB3836.1-2010《爆炸性环境第1、2部分...》标准，防爆等级 Ex d IIBT6， 最大程度上满足卫生行业在防爆区对各种工况测量和显示的需要； 该变送器过程连接部分均采用整体焊接抛光工艺，无卫生死角，相关卫生设计符合FDA标准。该变送器敏感元件全部采用进口硅微融芯体，直接测量各种生产过程中0～150℃、-0.1～15MPa范围内的液体、气体和蒸汽压力，性能稳定，测量精度高； 清洗和高温灭菌时无需拆卸，使用方便，操作简单。该变送器输出标准4-20mA电流信号或0-10VDC电压信号， 常与PLC、记录仪和调节仪表配套使用。

产品特点

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技术参数

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卫生型卡盘尺寸对照表

外形尺寸

2、支撑

（1）技术产品

• 技术资料

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