著名科學家、兩院院士王大珩先生曾經指出：“機器是改造世界的工具，儀器是認識世界的工具”。儀器是工業生產的“倍增器”，是科學研究的“先行官”，是軍事上的“戰斗力”，是現代社會活動的“物化法官”。不言而喻，儀器在當今時代推動科學技術和國民經濟的發展具有非常重要的地位。
對于工業應用來說，儀器儀表是所有設備及傳輸通路的“五官”，是現代化工廠建設最重要的組成部分之一。通過儀器儀表提供的準確數據，可更及時地知悉工業系統的狀態。
那么壓力傳感器在工業儀器儀表上的技術指標、演進、應用等目前狀況如何？我們在此詳細分析一下。相信通過這次了解，會使您對壓力傳感器在儀器儀表領域的應用有更多一些的理解和認識。
壓力傳感器在工業儀器儀表行業的發展趨勢
壓力傳感器的發展趨勢，最重要的是要滿足工業儀器儀表領域不斷發展及創新的要求。高精度、小型化、智能化、數據化是儀器儀表的發展趨勢。伴隨著整體工業系統復雜化演進，需要越來越多的儀器儀表具有更高精度，以準確測量和獲得到整體系統的各種數據和信息；其次，受現場位置和重量的限制，產品也越來越要求小型化、微型化；第三，隨著物聯網、5G技術和其他聯網技術的興起，儀器儀表需要采集更多的數據和信息，這不僅對總體的采集數量有更多的需求，同樣對每個節點來說，采集的數據或信息也要求更加準確和多樣。
壓力傳感器根據工作原理的不同，可分為諸如：金屬應變片式壓力傳感器、半導體應變片式壓力傳感器、硅壓阻式壓力傳感器、電感式壓力傳感器、電容式壓力傳感器、諧振式壓力傳感器等。
其中應用較廣泛的是硅電阻式壓力傳感器，其主要原理是利用硅的壓阻效應，將機械構件上感應力的變化轉換為電阻量的變化。這種硅感應片在受力時產生的阻值變化通常較小，一般這種硅應變片都制作成惠斯通電橋，并通過后續的儀表放大器進行放大，再傳輸給后端的處理電路。
如何選擇合適的壓力傳感器
工業儀器儀表種類繁多，每類產品根據具體特性和應用領域不同，對于壓力傳感器的需求也完全不同。
在選擇傳感器時，選擇一家種類豐富的供應商不失為一種更好的選擇，更豐富的產品意味著給客戶更多的選擇和解決方案。TE Connectivity（TE）作為全球連接器和傳感器的領軍企業之一，不斷為業界提供廣泛的產品組合。為工業、測試和測量、汽車、醫療等領域的設備制造壓力傳感器和變送器，提供各種材料、輸出方式、傳感器技術和第三方認證，可滿足客戶對液體或氣體壓力測量的多種要求。
TE數百種壓力傳感器各具特色，可覆蓋更多的應用領域，提供從感應元件到系統封裝的壓力傳感器，從板裝式壓力元件到帶有放大輸出并完整封裝的壓力變送器。基于半導體微機械加工(MEMS)技術和硅應變計技術，TE的產品能夠測量從幾英寸水柱(<5mbar)到100K psi (7K bar)的各種壓力。為一般工業應用、醫療、HVACR、非公路車輛/重型設備，高度計/導航系統等應用創造了可靠及高性價比的壓力傳感器解決方案。
壓力傳感器如何滿足儀器儀表需求
我們以TE不銹鋼隔離式壓力傳感器為例，解讀壓力傳感器如何滿足工業儀器儀表發展所需。
首先從參數上來說，該系列產品量程具有相當豐富類型，從0-1 PSI到數百甚至上萬PSI，可涵蓋多種液體、氣體的壓力測量，同時更高的量程也意味著器件擁有更高的可靠性。
其次，遲滯和重復性達到±0.02%, 熱遲滯達到±05%，長期穩定性±01%, 精度可保證在千分之幾的范圍內，為準確測量帶來了可靠保障，避免因采集端誤差影響整個系統的精度。這在半導體行業和精密氣體流量計行業有著突出的優勢。
第三，更寬的溫度補償范圍 (-20℃至85℃)及工作溫度范圍（-40℃至125℃），由于儀器儀表需要面對復雜的現場環境，在低溫和高溫下保持穩定的工作狀態，可以確保產品的可靠性以及適應性，即便在寒冷的東北地區或酷熱的煉鋼現場，傳感器都可以正常工作。
第四，支持數字、模擬信號輸出方式。模擬傳感器和數字傳感器在所采用的技術、接口、輸出信號等方面迥然不同，因此可根據客戶需求選擇。同時在數字接口方面，TE也提供了包括SPI、I2C等不同選擇模式，甚至是無線傳輸系統。用戶可根據讀取和處理信號的系統功能選擇。
第四，支持多種連接方式，以滿足客戶的不同應用需求。雖然TE提供了標準配置方式，但也可以根據用戶的特殊要求定制特殊的結構。螺紋連接可采用公端連接和母端連接，并且可設計為錐形密封、O型圈或金屬面對面密封。
第五，提供了平膜式設計方案。在特定的醫療、化工、食品加工等儀表中，與介質接觸的傳感器膜片周邊不能存在空腔或縫隙，防止異物殘留。我們的平膜式壓力傳感器可以滿足各種嚴苛的用戶應用。
第六，有多種類型的材料供客戶選型。TE選用多種材料的壓力腔室和接頭，以滿足不同待測環境，包括17-4PH不銹鋼、316L、合金718、合金C276 和鈦合金等。比如17-4PH不銹鋼材料就適合液壓油、空氣（氮氣，氧氣等）、天然氣、氟利昂、油漆、蒸汽、塑料成型、柴油、二氧化碳等大部分氣體和特殊液體應用。而316 L不銹鋼則適合氫、氯化水、氨制冷劑、石油產品（原油或成品油）等應用中。
一切以應用為導向，是TE產品開發的宗旨。
通過覆蓋不同量程、不同分辨率、不同封裝、不同接口等標準，TE構建了廣泛的產品線組合，以滿足不同場景應用。
明星產品解讀
85BSD系列壓力傳感器是TE乃至業界廣泛使用的壓力傳感器，具有鮮明的產品特色與優勢，廣泛應用于各種工業儀器和儀表領域。
85BSD壓力傳感器
85BSD壓力傳感器產品是一款外形小巧、介質兼容性好的硅壓阻式壓力傳感器，封裝在316L不銹鋼殼體中。該款14位數字壓力傳感器支持I2C和SPI輸出協議，供電電壓為 3.3 或 5.0Vdc，可采用焊接式結構或者直接通過螺紋進行過程連接。傳感器通過硅油將壓力從316L不銹鋼隔離膜片傳遞到感應元件上。85BSD壓力傳感器產品可廣泛設計和應用于高性能、低壓力量程應用領域。由于采用數字處理技術，TE特別定制了ASIC芯片以實現傳感器的溫度補償和偏差修正，并且可提供 10~90% 量程或 5~95% 量程二種輸出方式，以方便不同的客戶進行數據采集和處理。
除了通過提供配合儀器儀表的傳感器實現工業自動化之外，TE還憑借其強大的系統整合能力，推出多款變送器和無線模塊，直接應用于工業自動化現場中。
M3200系列壓力變送器
TE的M3200壓力變送器具有模擬或數字輸出，適用于測量液體或氣體壓力，以及污水、蒸汽、輕度腐蝕性液體等特殊介質。M3200壓力變送器的壓力腔體由17-4PH 不銹鋼材料加工而成。TE專有的微熔技術來源于嚴苛要求的航空航天應用。該技術利用高溫微熔玻璃將微機械加工的壓阻式硅應變片黏貼在不銹鋼隔離膜上。該方案在可靠、高效獲取介質兼容性的同時，提供非常高的長期穩定性，避免了壓力變送器在傳統微機械加工制造工藝過程中出現的P-N結效應現象。
該款產品特別適用于中、大批量需求的工業和商業客戶。可選的壓力量程介于 0-100 至 5,000 PSI之間，支持多種精度選擇。提供五種標準模擬輸出信號以及 14位數字壓力和 11 位數字溫度輸出信號，更高的集成度使得客戶無需設計額外的接口電路及溫度傳感器。此外，還可直接提供4-20 mA 的輸出信號，方便客戶接入傳統的工業系統。
M5600無線壓力傳感器
M5600壓力傳感器是采用微熔技術及模塊化無線信號的壓力傳感器，它采用不銹鋼和聚碳酸酯外殼封裝結構。這款24位ADC無線數字輸出傳感器消除了信號的硬接線，可通過藍牙4.0技術提供遠程過程控制和監控。該系列產品適用于測量液體和氣體，以及污水、蒸氣和輕度腐蝕液等特殊介質。壓力端口的隔離材料采用17-4PH或316L不銹鋼，且傳感器與壓力介質接觸部分沒有密封圈、焊縫或任何有機材料，所以具有優異的耐用性和可靠性。M5600 壓力傳感器具有良好的防風、防雨能力，優于最新的重工業CE標準。該款無線壓力傳感器特別適和中、大批量 的客戶。由于是無線藍牙連接，用戶可直接在手機APP端查看數據，非常符合未來智能工廠的發展趨勢。
TE卓越傳感器大家庭
作為工業傳感器領域領軍企業，除了豐富的壓力傳感器產品系列之外，TE還提供了更多的傳感器品種，涵蓋壓力、溫度、光電、電磁等技術，應用在包括汽車、工業、醫療、電器、航空航天等諸多領域。
TE產品最大的競爭優勢及TE的宗旨，就是通過采用不同的傳感器組合，不同的傳感器特性，為廣大客戶不同的應用場景提供最適合的產品，并提供和支持定制化、模塊化的產品和服務。