電子壓力傳感器是如何取代機械壓力傳感器的？（發(fā)展過程解析）
第一批壓力計使用柔性元件作為傳感器。隨著壓力的變化，彈性元件移動，這種運動被用來旋轉表盤前面的指針。在這些機械壓力傳感器中，波登管、隔膜或波紋管元件檢測過程壓力并引起相應的運動。
電子傳感器是如何取代機械壓力傳感器的？
波登管是C形的，有一個橢圓形的橫截面，管的一端連接到過程壓力。另一端被密封并連接到指針或發(fā)送器機構。為了提高其靈敏度，波登管元件可以延伸成螺線或螺旋線圈。這增加了它們的有效角長度，因此增加了它們尖端的運動，這反過來增加了傳感器的分辨率。
柔性壓力傳感器元件系列還包括波紋管和隔膜。膜片很受歡迎，因為它們需要較少的空間，而且它們產(chǎn)生的運動(或力)足以操作電子傳感器。它們也可用于腐蝕性應用中的壓力測量。
20世紀20年代后，自動控制系統(tǒng)不斷發(fā)展，到了20世紀50年代，壓力變送器和中央控制室變得普遍。因此，波登管(波紋管或隔膜)的自由端不再需要連接到本地指針，而是用于將過程壓力轉換為傳輸(電氣或氣動)信號。起初，機械聯(lián)動裝置連接到氣動壓力變送器，該變送器通常產(chǎn)生3-15 psig的輸出信號，用于傳輸幾百英尺的距離，或者使用增強中繼器傳輸更遠的距離。后來，隨著固態(tài)電子技術的成熟和傳輸距離的增加，壓力變送器變成了電子式的。早期的設計產(chǎn)生直流電壓輸出(10-50毫伏；1-5v；0-100 mV)，但后來被標準化為4-20 mA直流電流輸出信號。
由于機械運動平衡設備的固有限制，首先是力平衡，后來是固態(tài)壓力傳感器。第一個無粘結線應變儀是在20世紀30年代末推出的。在這種裝置中，金屬絲被附著到處于應變下的結構上，并且測量應變金屬絲中的電阻。這種設計本身就不穩(wěn)定，無法維持校準。還存在金屬絲和隔膜之間的結合退化的問題，以及由金屬絲中的熱彈性應變引起的滯后的問題。
對用于應變和壓力測量的改進傳感器的研究首先導致了粘合薄膜和最終擴散半導體應變計的引入。這些最初是為汽車工業(yè)開發(fā)的，但此后不久就進入了所有工業(yè)和科學應用中的壓力測量和傳輸?shù)囊话泐I域。半導體壓力傳感器靈敏、廉價、精確且可重復。
結語：
許多氣動壓力變送器仍在使用，尤其是在石油化工行業(yè)。但是隨著控制系統(tǒng)繼續(xù)變得更加集中和計算機化，這些壓力傳感器已經(jīng)被模擬電子和最近的數(shù)字電子變送器所取代。
