Technical Summary
（IntelligentDiffusedSiliconPressureTransmitter）是以半导体压阻效应为基础，采用 MEMS 工艺在单晶硅基片上扩散形成惠斯通电桥敏感元件，配合高性能放大电路、温度与非线性数字补偿技术，将被测压力（表压、绝压、差压、负压等）转换为标准信号（4~20mADC、HART、Modbus、PROFIBUS-PA等）输出的工业现场仪表。
所属系列：压力变送器系列
TECHNOLOGY & APPLICATION
从测量原理到现场应用，了解智能扩散硅压力变送器的技术特点与选型要点。
TECHNICAL GUIDE
（IntelligentDiffusedSiliconPressureTransmitter）是以半导体压阻效应为基础，采用 MEMS 工艺在单晶硅基片上扩散形成惠斯通电桥敏感元件，配合高性能放大电路、温度与非线性数字补偿技术，将被测压力（表压、绝压、差压、负压等）转换为标准信号（4~20mADC、HART、Modbus、PROFIBUS-PA等）输出的工业现场仪表。
因其测量精度高、长期稳定性好、体积小、量程覆盖宽、抗过载能力强、并具备智能诊断与数字通信能力，已经成为目前工业过程控制、能源计量、流体输送、装备制造等领域使用最广泛的电子式压力测量仪表之一。
MEASUREMENT PRINCIPLE
单晶硅材料受到外力作用产生应变时，其晶格结构发生微小形变，导致载流子迁移率变化，从而引起硅片电阻率的改变——这一物理现象称为压阻效应。压阻效应远高于金属应变片的灵敏度（通常为金属的 50~100 倍），因而扩散硅敏感元件可以输出较大的电信号，便于后续放大处理。
扩散硅芯片采用 MEMS 工艺在硅膜片上扩散出 4 个等值电阻，组成惠斯通电桥。无压力作用时，电桥四臂电阻相等，输出为零；当压力作用在硅膜片上时，两对电阻分别受到拉应力和压应力，
阻值变化方向相反，电桥失去平衡，输出与被测压力成正比的毫伏级电压信号 ΔU：ΔU = U · ΔR / Rin式中 U 为恒流（或恒压）源激励，ΔR/R 为电阻相对变化量，与所受压力成正比。
in
毫伏级电桥信号经低噪声仪表放大器放大后，由高分辨率 A/D 转换器采样，送入 MCU/DSP
① 零点与满量程校准（零点漂移补偿、量程标定）；
② 温度补偿（零点温漂、灵敏度温漂，多点分段补偿）；
③ 非线性补偿（多项式拟合或查表，提高线性度）；
④ 量程迁移（用户可在量程范围内任意设定 4~20 mA 对应压力值）；
⑤ 数字通信（HART / Modbus / PROFIBUS 等协议）；
⑥ 自诊断与故障报警（传感器开路、短路、量程超限等）。
处理结果再经D/A转换输出4~20mADC信号叠加HART数字信号，或直接以现场总线方式输出到控制系统。
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PRODUCT STRUCTURE
整机主要由敏感元件、过程接口、信号处理电路板、壳体与电气连接部件
[ 压力入口 ] → [ 隔离膜片 + 硅油 ] → [ 扩散硅敏感元件 ] → [ 放大与补偿电路 ] → [ MCU/DSP数字处理 ] → [ 输出: 4~20 mA / HART / Modbus ]
敏感元件、电路、显示集成于同一壳体，结构紧凑，安装方便；
探头部分通过毛细管或电缆与表头分离，适用于高温、强腐蚀或不便观察的场合；
采用齐平膜片与卫生卡箍接口，无死角、易清洗，符合 GMP / FDA要求；
双隔离膜片通过毛细管与差压敏感元件相连，用于液位、流量、差压
测量。
主要功能：将被测介质与敏感元件隔离，传递压力 常见材料：316L 不锈钢 / 哈氏合金 C / 钽
主要功能：传递压力至敏感元件，提供阻尼与绝缘 常见材料：硅油（二甲基硅油）
主要功能：利用压阻效应将压力转换为电信号 常见材料：单晶硅 + 扩散电阻惠斯通电桥
主要功能：密封与机械支撑 常见材料：316L 不锈钢
主要功能：放大、补偿、线性化、数字通信 常见材料：低噪声运放 + MCU + A/D
主要功能：电源与信号连接 常见材料：镀金端子 / 屏蔽电缆
主要功能：就地显示压力 / 电流 / 诊断 常见材料：可选，4 位 LCD
主要功能：与管道 / 容器连接 M20×1. 常见材料：5 / G1/2 / NPT1/2 / 法兰 / 卫
TECHNICAL GUIDE
典型精度 0.1%FS、0.2%FS、0.5%FS，可满足工业过程控制要求；
从几百 Pa 到 250 MPa，表压 / 绝压 / 差压 / 负压均可测量；
年漂移 ≤ ±0.1%FS，使用寿命长；
内置温度传感器和多点补偿，温度漂移小；
一般可达量程的 1.5~4 倍，部分可 10 倍以上；
毫秒级响应，适合动态压力测量；
支持 HART、Modbus、PROFIBUS-PA、FF 等协议；
便于现场安装；
隔离膜片可选多种防腐材料。
硅材料温度系数较金属大，需内置温度补偿；
强冲击或长时间大幅过载可能损坏硅膜片；
安装扭矩过大或管线振动可能引入误差，需正确安装；
在低成本场合竞争力较弱；
可能导致漂移或渗漏，需定期检查；
需良好接地与屏蔽，强电磁干扰场合需选本安防爆型。
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APPLICATIONS
因其性能稳定、量程宽广、信号通用、智能诊断等特点，在以下工业领域
典型用途：反应釜、管道、储罐压力监测；油气管线压力与差压测量
典型用途：锅炉蒸汽、给水、凝结水压力；汽轮机润滑油压监测
典型用途：高炉、转炉、连铸机液压系统压力；冷却水循环压力
典型用途：供水管网、污水、净水厂泵站压力；大坝渗压与液位
典型用途：CIP/SIP 清洗压力、发酵罐压力、纯净水/注射水系统（卫生型）
典型用途：浆料、蒸汽、烘缸压力、张力控制系统
典型用途：液压站、气源、伺服阀前后压力，机械设备状态监测
典型用途：发动机燃油、液压、刹车、气压测试台
典型用途：暖通空调系统压力、楼宇自控、智慧水务
典型用途：锂电池电解液压力、氢气储罐压力、风电液压系统、光伏多晶硅工艺
TECHNICAL SPECIFICATIONS
下表列出了典型智能扩散硅压力变送器的主要技术参数，实际数值以各厂家具体型号规格书为准。
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| 参数项 | 典型规格 / 范围 |
|---|---|
| 测量类型 | 表压（G）、绝压（A）、差压（DP）、负压（真空） |
| 测量范围 | 0~200 Pa … 0~250 MPa（分多档量程） |
| 精度等级 | 0.1%FS / 0.2%FS / 0.5%FS（含线性、迟滞、重复性） |
| 长期稳定性 | ≤ ±0.1%FS / 年；≤ ±0.25%FS / 5 年 |
| 零点温漂 | ≤ ±0.05%FS / 10℃（典型）；≤ ±0.1%FS / 10℃（最大） |
| 灵敏度温漂 | ≤ ±0.05%FS / 10℃（典型） |
| 输出信号 4~20 | mA DC（两线制）；4~20 mA + HART；Modbus RTU（RS-485）；PROFIBUS-PA |
| 供电电源 | 12~36 V DC（HART 典型 24 V DC）；本安型需配安全栅 |
| 负载能力 | RL ≤ (Us 12 V) / 0.02 A（4~20 mA 输出） |
| 介质温度 40 ℃ | ~ +85 ℃（标准）； 40 ℃ ~ +200 ℃（高温型）； 40 ℃ ~ +400 ℃（远 |
| 环境温度 | 40 ℃ ~ +85 ℃；储存 40 ℃ ~ +100 ℃ |
| 量程迁移比 | TD = 100:1（可调） |
| 过压 / 过载 | 量程的 1.5~4 倍（按量程分档）；部分差压可达 10 倍 |
|---|---|
| 抗冲击 / 振动 | 冲击 50 g / 11 ms；振动 20 g / 20~2000 Hz（典型） |
| 电气连接 | M20×1.5 / G1/2 / NPT1/2 电缆密封；可选航空插头、防水接头 |
| 过程连接 M2 | 0×1.5、G1/2、NPT1/2、NPT1/4、DN50 法兰、1/2″NPT 平面、卡箍（卫生型 |
| 壳体材质 | 316L 不锈钢（标准）；铝合金（低成本）；哈氏合金 / 钽（强腐蚀） |
| 隔离膜片 | 316L / 哈氏合金 C-276 / 钽 / 蒙乃尔 / 钛 / 金（强腐蚀） |
| 防护等级 | IP65 / IP67 / IP68（潜水型） |
| 防爆等级 | Ex ia IIC T4~T6 Ga；Ex d IIC T4~T6 Gb（本安 / 隔爆） |
| 响应时间 | ≤ 30 ms（默认）；最快 ≤ 5 ms（可调） |
| 显示方式 | 4 位 LCD（带背光），可显示压力 / 电流 / 百分比 / 诊断信息 |
| 通信距离 | HART ≤ 1500 m（屏蔽双绞线）；Modbus ≤ 1200 m |
| 重量 | 约 0.5 ~ 2.5 kg（按结构与接口不同） |
SELECTION GUIDE
正确的选型是保证变送器长期稳定运行的关键。建议按以下步骤依次确定：① 明确测量对象：被测介质、相态、腐蚀性、是否含颗粒 / 结晶；
表压 / 绝压 / 差压 / 负压；
正常压力 / 最大工作压力 / 最小工作压力，建议量程为正常压力的 1.5~2倍；
根据工艺要求选 0.1% / 0.2% / 0.5%FS；
模拟 4~20 mA / HART / Modbus / PROFIBUS-PA；
螺纹、法兰、卡箍、卫生型接口；
标准 / 高温 / 远传型；
本安 / 隔爆、IP65/67/68；
壳体 / 隔离膜片 / O 型圈与介质兼容性；
显示表头、智能诊断、防雷、防浪涌等。
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| 序号 | 选型要素 | 选项 | 适用场景 / 说明 |
|---|---|---|---|
| 1 | 测量类型 | 表压（G） | 用于相对大气压测量，最常用 |
| 绝压（A） | 真空、密封容器、气体分压测量 | ||
| 差压（DP） | 流量、液位、过滤器压差 | ||
| 负压 / 真空 | 真空泵、蒸馏、抽吸系统 | ||
| 2 | 量程范围 | 0~10 kPa…1 MPa | 微压：风压、洁净室、烟气 |
| 0~1 MPa…10 MPa | 中压：水、液压、气源 | ||
| 0~10 MPa…250 MPa | 高压：液压、注水、油气井 | ||
| 3 | 精度 | 0.1%FS | 贸易计量、精密控制 |
| 0.2%FS | 过程控制、能耗计量（推荐） | ||
| 0.5%FS | 一般监测、HVAC | ||
| 4 | 输出信号 | 4~20 mA | 通用模拟信号 |
| 4~20 mA + HART | 兼容模拟、可组态与远程调试 | ||
| Modbus RTU (RS-485) | 多节点、PLC / 工控机 | ||
| PROFIBUS-PA / FF | DCS 总线系统 | ||
| 5 | 过程连接 | M20×1.5 / G1/2 / NPT1/2 | 通用工业管道 |
| DN50 PN16 法兰 | 大管道、储罐、液位 | ||
|---|---|---|---|
| 1-1/2" / 2" Tri-Clamp | 食品 / 制药卫生级 | ||
| 6 | 介质温度 | 40~+85 ℃ | 常温介质 |
| 40~+200 ℃ | 蒸汽、导热油、热水 | ||
| 40~+400 ℃（远传） | 高温炉、蒸汽管路 | ||
| 7 | 材质 | 316L + 硅油 | 通用水、油、气 |
| 哈氏合金 C-276 | 酸、碱、湿 HCl | ||
| 钽 / 金 | 强腐蚀、王水、湿氯气 | ||
| 8 | 防爆 / 防护 | Ex ia IIC T6 | 本安防爆（Zone 0/1） |
| Ex d IIC T4 | 隔爆（Zone 1/2） | ||
| IP67 / IP68 | 户外 / 潮湿 / 短时潜水 | ||
| 9 | 附加功能 | LCD 显示 | 就地显示压力 / 电流 |
| HART 手操器组态 | 远程调零 / 调量程 | ||
| 防雷击、防射频干扰 | 户外长线缆、强雷暴区 | ||
| 自诊断 / 状态监测 | 预测性维护 |
| 工况 | 推荐类型 | 推荐规格 | |
|---|---|---|---|
| 蒸汽锅炉汽包压力 | 表压 + 高温0型~4 MPa | ，0.2%FS，4~20 mA+HART，316L，介质温度 +250 | |
| 城市供水管网压力 | 表压 + IP680~1.6 | MPa，0.5%FS，4~20 mA，316L，M20×1.5，IP68 | |
| 反应釜液位（差压） | 差压 + 法兰 0 | ~10 kPa DP，0.2%FS，HART，双 DN50 法兰，316 | |
| CIP 清洗回路压力 | 表压 + 卫生型0~500 | kPa，0.2%FS，HART，2" Tri-Clamp，Ra ≤ 0. | |
| 氢气储罐压力 | 表压 + 本安 + 防雷0~10 | MPa，0.2%FS，HART，Ex ia IIC T4，316L+镀金 | |
| 液压站系统压力 | 表压 + 高过载 | 0~35 MPa，0.5%FS，4~20 mA，316L，过载 4 倍 |
TECHNICAL GUIDE
安装位置应远离振动源、强电磁干扰，必要时加装减振支架；
取压口位置应能真实反映工艺压力，避免位于涡流、死区或积气积液处；
压力引压管应保持合适坡度，气体测量时坡向取压口，液体测量时坡向变送器；
安装前应核对铭牌参数与介质、量程、信号、接口、防爆等级一致；
接线应使用屏蔽电缆，屏蔽层单端接地，避免与动力电缆并行敷设；
高温介质应配套冷凝器或远传装置，保护敏感元件。
定期检查外观、密封、显示与接线；
定期用 HART 手操器或上位机进行零点与量程校验；
介质含颗粒或结晶时定期清洗隔离膜片；
长期停机应关闭根部阀、排空残压，必要时存放于干燥环境；
出现明显漂移或无输出时，应先排查供电、接线、负载，再考虑送修。
TECHNICAL GUIDE
是工业自动化领域应用最广泛的电子式压力仪表之一，凭借MEMS工艺的高灵敏度、完善的智能补偿、丰富的输出信号与可选的HART/Modbus/PROFIBUS-PA通信接口，几乎覆盖了从微压到超高压的全部工业场景。
实际工程中，应结合测量对象、介质特性、量程、精度、输出、过程接口、温度、防爆与防护等级、附加功能等要素综合选型，并按规范安装、定期维护，方能充分发挥扩散硅压力变送器在精度、稳定性和智能化方面的综合性能。
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