什么是气体压力传感器？
气体压力传感器也称为气体压力变送器。气体压力传感器将气体压力转换为标准电信号，例如 4~20mA ADC。通过向指示仪表、报警仪表、记录仪和调节器等辅助仪表提供信号，可以进行测量、指示和过程调节。
气体压力测量广泛应用于工业过程控制领域，用于过程控制和监测。不同的气体具有不同的特性，因此需要不同的压力传感器和变送器来测量不同的气体压力。例如，测量氧气、氢气、氯气、压缩空气、高温气体等。
气体压力测量
气体压力传感器设计（或可配置）以多种方式测量气体压力。在工业环境中，它们可用于测量气体流速（有时称为“冲击压力”）、确认是否存在吸力、控制气源压力或检测泄漏。
(1). 表压是相对于环境大气压测量的。海平面大气压约为 100 kPa (14.7 PSI)。内置于轮胎充气泵中的传感器正是以这种方式测量压力，显示轮胎内部气压相对于当地大气压的相对值。读数为零表示内外压力相等。
(2). 密封式气压传感器与表压传感器类似，但预先校准，用于测量相对于海平面大气压的气压。因此，即使将设备移至不同的海拔或位置，其读数也不会改变。更多信息：隔膜式压力表的工作原理。
(3). 真空压力是衡量某一特定位置的气体压力与大气压之间负差值的指标。
(4). 绝对气压是从零或理想真空 (0 PSI)开始测量的。与表压不同，绝对气压不受设备周围环境的影响。这些环境会随海拔高度和其他因素而变化。
(5). 是指两个气体压力之间的差值。例如，连接到传感器的两根气体软管之间的压力差。与表压一样，传感器可以测量正负两个方向的气压变化。
除了不同类型的测量外，一些气压传感器还设计用于测量动态环境中的快速压力变化。例如，发动机气缸或 燃气轮机 中的燃烧压力。
延伸阅读：4-20mA 压力传感器接线图
氧气（O2）压力测量
氧气在冶炼、化工、国防工业和医疗等领域发挥着重要作用。然而，氧气的生产和使用极易发生燃烧和爆炸。
根据燃烧和爆炸的机理，“三要素”（可燃物、氧化剂、激发能）越强，危险性越大。燃烧或爆炸的潜在激发能源通常有摩擦、压缩热、冲击力、电弧、共振等。
对于氧气压力测量，使用洁净的压力传感器和充满惰性油的 变送器 是更安全的选择。这大大降低了因维护或更换不当造成的经济和时间损失风险。
在工业氧气管道建设过程中，应进行除锈、擦洗、喷砂、吹扫、脱脂、酸洗等多道清洗工序，以去除管道中的油污和杂质，使其满足输送氧气介质的条件，并按照相关标准进行检验验收。只有通过测试后才能使用。
延伸阅读：高精度压力传感器
特色氧气传感器和变送器
对于氧气压力测量，选择充有惰性油的洁净仪器不仅能提高安全性，还能大大降低因维护或故障更换而造成的经济和时间损失。
Sino-Inst 提供的氧气压力传感器是氧气压力测量应用的必需品。该传感器产品内部填充有Fluorolube®润滑油。同时，生产过程中采用无油技术。最后，传感器和变送器按照氧气级清洗流程进行清洗和包装 。
上述传感器可用于危险场所，包括防爆型和本质安全型产品。它适用于工厂、医院等需要进行氧气压力测量的场合。
专用的氧气压力传感器必须严格按照氧气级清洗流程进行清洗。确保传感器清洁，无油污、腐蚀、结垢、颗粒和其他杂质。彻底消除氧气压力测量过程中因传感器油污污染而导致氧气燃烧或爆炸的潜在风险。
氧气级清洗操作必须在无尘洁净的环境中进行，并由经过培训和资质认证的专业人员操作。使用专用清洁剂清洗传感器及其附件。清洗需要经过浸泡、擦拭、刷洗、冲洗、干燥和密封包装等多道工序。同时，在清洗过程中，会使用专用检测设备和精密仪器对传感器表面的油污进行定性和定量检测，确保传感器清洁。
Sino-Inst 拥有氧气含量清洗平台、完善的清洗工艺和质量控制流程，可对用于测量 氧气 的压力传感器和压力变送器进行清洗和密封，确保高洁净度。
延伸阅读 ： 应变式压力传感器
氢气 (H2) 压力测量
氢气 (H2) 在常温常压下是一种极易燃、无色无味的气体。氢气具有强还原性，是一种常见的工业气体，在化工、电子、汽车、航空航天等行业有着广泛的应用。
氢气极易快速扩散。当氢气与空气的混合比例超过 4% 时，就会变成可燃气体。因此，在氢气的生产、储存和运输过程中，都需要严格的工艺和过程控制。
由于氢原子体积很小，它会扩散穿过隔膜（通常为不锈钢）的晶格，从而渗入充满硅油的腔体中。长期使用后，渗入的气体可能会损坏传感器。
虽然金的渗透性比不锈钢低，但镀金隔膜是防止氢气渗透的有效方法。
延伸阅读：智能压力变送器工作原理
氢气压力传感器及变送器
专用于氢气测量的压力传感器在氢气生产及提纯设备、氢气储存及运输设备的压力监测应用中具有诸多优势。
在使用压阻式隔离压力传感器测量氢气压力时，由于氢原子非常小，它们会扩散穿过隔膜（通常为不锈钢）的晶格，从而渗入充满硅油的传感器腔体中。随着时间的推移，渗入的气体将严重影响传感器的性能。有效防止“氢脆”和“氢渗透”现象的发生。
- 测量范围：-100kPa…0kPa~35kPa…20MPa
- 隔离式结构，适用于氢气介质的测量；
- 纯平面膜片结构，采用无死角全焊接工艺，镀金层最小厚度大于2μm；
- 表面镀金纯度高达99.8%；
氢气的储存和运输问题是影响氢气成本的重要因素。管道输氢成本低、能耗低，能够实现氢能的连续、大规模、长距离输送，是解决氢气储存和运输问题的重要突破方向。
管道输氢可应用于氢气运输场景，例如氢气运输车辆。同时，它也非常适用于氢气储存钢瓶、罐车以及其他气态和液态氢气在氢气运输过程中的压力测量。
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氯气 (Cl₂) 压力测量
氯气是由氯原子构成的简单物质，化学式为 Cl₂。在常温常压下，氯气呈黄绿色。它是一种剧毒气体，具有强烈的刺鼻气味，具有窒息性，且密度比空气大。
熔点 -101.00℃，沸点 -34℃。可溶于水和碱性溶液，易溶于有机溶剂（如四氯化碳），难溶于饱和盐溶液。氯气易压实，可液化为黄绿色油状液体氯气。
一般来说，钢、铁、铜、镍等金属耐干燥氯气腐蚀，但氯气与少量水混合后会生成次氯酸和盐酸，这两种酸对大多数金属具有强腐蚀性。
因此，用于氯气压力测量的压力传感器和变送器必须采用特殊的耐腐蚀外壳和隔膜材料，以确保测量结果的可靠性和准确性。
更多信息：绝对压力和表压的区别
特色氯气压力传感器和变送器
常见的氯气压力变送器有两种类型：
- 干氯气。纯氯气无腐蚀性，使用普通压力表测量压力经济实惠。
- 湿氯气。如果氯气中含有水分，氯气和水会发生化学反应，生成氯化氢 (HCl) 和氯离子。众所周知，氯离子具有强腐蚀性，因此必须使用专用的压力变送器来测量压力，以抵抗氯离子的腐蚀。
用于测量含水氯气的压力表是专用的隔膜式压力变送器。仪表隔膜隔离器和隔膜均采用 316L+F4 材质，这种 隔膜式压力变送器 性价比最高。隔膜也可选择 Ta+F4 材质。这种氯气压力变送器的价格相对较高。
根据用户实际情况，选择适合现场实际情况的氯气压力变送器。
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高温气体压力传感器
高温气体压力传感器 用于测量高温气体的压力。最高工作温度可达 800℃。
该高温压力传感器采用耐高温压芯或蓝宝石压芯作为压力测量材料。经高可靠性放大电路和精确温度补偿后，被测介质的 绝对压力或表压 被转换为 4～20mA、0～5VDC、0～10VDC 等标准电信号。该传感器广泛应用于工业领域，用于采集高温蒸汽和流体管道各点的压力信号。
- 量程：-100KPa ~ 0 ~ 100MPa（可选）
- 精度：± 0.5% FS（复合误差，包含非线性重复性滞后）
- 输出信号：4 ~ 20mADC（两线制），0 ~ 10mADC，0 ~ 20mADC，0.5 ~ 4.5VDC，0 ~ 5VDC，1 ~ 5VDC，0 ~ 10VDC（三线制）
- 电源电压：5 ~ 40VDC（两线制），15 ~ 40VDC（三线制）
- 介质温度：-40 ℃ ~ 200 ℃，-40 ℃ ~ 400 ℃，-40 ℃ ~ 600 ℃，-40 ℃ ~ 800 ℃
- 环境温度：-30 ℃ ~ 105 ℃
- 压力接口：M20 * 1.5，M22 * 1.5 M16 * 1.5 M11 * 1 NPT1 / 4 NTP1 / 2 NTP3 / 8 G1 / 8 G1 / 2 G1 / 4 G3 / 8,1 / 2-20UNF 等。其他螺纹可根据客户要求设计。
常见问题解答
压力传感器种类繁多，以下是一些常用的压力传感器：
陶瓷压阻式压力传感器：测量精度高、稳定性好。电绝缘性大于2KV，输出信号强，长期稳定性好。量程范围无微量程和大量程之分，仅适用于表压测量。
单晶硅压力传感器：测量范围宽、精度高。工作温度范围广，稳定性好，静压特性优异。具有良好的单向压缩特性。
电容式压力 传感器：输入力和元件Ru能量低。动态响应高，自然效应小。环境适应性好。
蓝宝石压力传感器：主要优点是能够测量高温介质，且对温度变化不敏感。高温下的时间漂移是此类传感器中最低的。蓝宝石压力传感器的量程范围最大可达160MPa，而扩散硅压力传感器的最大量程为35MPa。
石英晶体压力传感器：高频响应压力传感器，响应速度快。数字输出稳定可靠，抗干扰能力强。适用于远距离传输，避免了模拟信号数字化转换的复杂性及其产生的误差。
溅射薄膜 差压传感器： 其突出特点是受温度影响较小。温度变化100℃时，零点漂移仅为0.5%。其温度性能远优于扩散硅，并且能够在恶劣环境条件下使用。
应变式差压传感器：应用最广泛的是应变式压力传感器。它价格极低，精度高，线性特性好。
电阻应变计分为金属型和半导体型两种。金属应变计又分为线型、盒型和膜型。半导体应变计具有灵敏度高、横向效应小的优点。
以上是我们常用的压力传感器。每种压力传感器都有其自身特点，选择时需根据具体需求确定类型。
了解更多：压力传感器应用——特色行业应用
例如，下图所示为一款用于测量高温气体的压力传感器。
其参数大致如下：
- 压力范围：0-30psig，
- 最高温度可达300摄氏度
- 无本地显示；
- 4-20mA信号输出；
- 安装螺纹：7/16″-20UN-2A（SAE-4外螺纹）；
以上参数均可根据用户需求进行定制。甚至连传感器的本体长度也根据客户要求定制为160毫米。
阅读更多：压力传感器示例是什么？
压力传感器是一种能够感知压力并根据特定规则将压力信号转换为电信号输出的装置。
压力传感器通常是指具有非标毫伏级信号输出的元件级产品，是压力变送器的核心部件。
压力变送器通过作用于敏感膜片来测量液体、气体或蒸汽的液位、密度和压力。一般来说，压力变送器主要由三部分组成：称重传感器（也称为压力传感器）、测量电路和过程连接部分。
它可以将称重传感器感受到的气体和液体等物理压力参数转换为标准电信号（例如 4~20mA 等），并可用于为指示报警器、记录仪和调节器等二次仪表提供测量、指示和过程控制信号。
压力变送器在工艺管道上的安装位置取决于被测介质 。安装时应考虑以下条件：
- 尽量避免变送器与腐蚀性或过热的被测介质直接接触。
- 防止浮渣沉积在压力导管内。
- 压力导管应尽可能短。
- 保持压力导管两侧液柱压力平衡。
- 压力导管应安装在温度梯度和温度波动较小的位置。
测量 液体流量时，应在工艺管道侧面开启压力取压口，以避免浮渣沉积。同时，变送器应安装在压力取压口旁边或下方，以便气泡能够排出到工艺管道中。
测量气体流量时，应在工艺管道顶部或侧面开启压力取压口。变送器应安装在工艺管道旁边或上方，以便积聚的液体能够顺利流入工艺管道。
当使用压力腔内带有侧向泄压阀的变送器时，应在工艺管道侧面打开压力取压口。例如，当被测介质为液体时，应将压力变送器的泄压阀安装在液体侧，以防止气体渗入被测介质。当被测介质为气体时，应将变送器的排放阀安装在液体侧下方，以排出积聚的液体。压力腔可以旋转180°，从而将上方的泄压阀移至下方。
变送器可以直接安装在测量点。它可以安装在墙上，也可以使用安装板（变送器附件）夹在管道上。
氢脆通常表现为应力作用下的延迟断裂。延迟断裂现象的发生是由于零件中的氢扩散到应力集中区域，并聚集在应力集中区域的金属缺陷（原子位错、孔洞等）中。
氢扩散到这些缺陷中，氢原子转化为氢分子，产生巨大的压力。该压力与材料内部的残余应力以及材料的外部应力共同形成合力。当该合力超过材料的屈服强度时，就会发生断裂。
由于氢脆与氢原子的扩散有关，而扩散需要时间，扩散速度与浓度梯度、温度和材料类型有关。
压力变送器是一种将压力信号转换为电信号以进行控制和远程传输的装置。其核心部件是单晶硅谐振传感器和测量胶囊。
为了减少传输过程中的压力损失并防止测量介质的腐蚀。通常，测量膜片选用具有一定弹性和耐腐蚀性能的金属薄壁材料（厚度在40~80μm之间，不同设备供应商略有差异）。常用的测量膜片材料包括316L不锈钢、哈氏合金、钽、钛等。
由于测量膜片的厚度小于0.1mm，传统的压力变送器容易发生氢脆，在恶劣的工作条件下（高温、高压、高浓度氢）会受到影响。这会导致测量膜片的韧性下降，弹性丧失，并出现空腔鼓包或裂纹。
随着时间的推移，氢分子甚至可以渗透到测量膜片内部的绝缘硅油中。气泡的存在会增加压力传输过程中的损耗，并直接干扰压力变送器的测量效果，导致压力变送器零点漂移、输出不稳定，从而产生测量误差和压力测量参数波动。在更严重的情况下，压力变送器甚至可能损坏，从而导致安全事故。
因此，在煤气化装置的工作条件下选择合适的压力变送器测量膜片至关重要。
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吴鹏出生于1980年，是一位备受尊敬且成就卓著的男性工程师，在自动化领域拥有丰富的经验。凭借20多年的行业经验，吴鹏在学术和工程领域都做出了卓越的贡献。
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