电子压力传感器是如何取代机械压力传感器的？（发展过程解析）

批压力计使用柔性元件作为传感器。随着压力的变化，弹性元件移动，这种运动被用来旋转表盘前面的指针。在这些机械压力传感器中，波登管、隔膜或波纹管元件检测过程压力并引起相应的运动。

电子传感器是如何取代机械压力传感器的？

波登管是C形的，有一个椭圆形的横截面，管的一端连接到过程压力。另一端被密封并连接到指针或发送器机构。为了提高其灵敏度，波登管元件可以延伸成螺线或螺旋线圈。这增加了它们的有效角长度，因此增加了它们的运动，这反过来增加了传感器的分辨率。

柔性压力传感器元件系列还包括波纹管和隔膜。膜片很受欢迎，因为它们需要较少的空间，而且它们产生的运动(或力)足以操作电子传感器。它们也可用于腐蚀性应用中的压力测量。

20世纪20年代后，自动控制系统不断发展，到了20世纪50年代，压力变送器和控制室变得普遍。因此，波登管(波纹管或隔膜)的自由端不再需要连接到本地指针，而是用于将过程压力转换为传输(电气或气动)信号。起初，机械联动装置连接到气动压力变送器，该变送器通常产生3-15 psig的输出信号，用于传输几百英尺的距离，或者使用增强中继器传输更远的距离。后来，随着固态电子技术的成熟和传输距离的增加，压力变送器变成了电子式的。早期的设计产生直流电压输出(10-50毫伏；1-5v；0-100 mV)，但后来被标准化为4-20 mA直流电流输出信号。

由于机械运动平衡设备的固有限制，首先是力平衡，后来是固态压力传感器。个无粘结线应变仪是在20世纪30年代末推出的。在这种装置中，金属丝被附着到处于应变下的结构上，并且测量应变金属丝中的电阻。这种设计本身就不稳定，无法维持校准。还存在金属丝和隔膜之间的结合退化的问题，以及由金属丝中的热弹性应变引起的滞后的问题。

对用于应变和压力测量的改进传感器的研究首先导致了粘合薄膜和最终扩散半导体应变计的引入。这些最初是为汽车工业开发的，但此后不久就进入了所有工业和科学应用中的压力测量和传输的一般领域。半导体压力传感器灵敏、廉价、精确且可重复。

结语：

许多气动压力变送器仍在使用，尤其是在石油化工行业。但是随着控制系统继续变得更加集中和计算机化，这些压力传感器已经被模拟电子和最近的数字电子变送器所取代。