壓差計的感壓元件是直接感知并轉換壓力差的核心部件,其類型決定了壓差計的測量原理、精度、適用場景及結構形式。根據核心工作原理,感壓元件主要分為流體靜力型、彈性形變型和電參數變化型三大類,每類下包含多種具體結構,適用于不同的壓力介質(氣體 / 液體)、壓差范圍及環(huán)境條件。
這類元件利用 “靜止流體中,壓力差與介質高度差成正比" 的原理工作,無需復雜機械或電子結構,屬于最基礎的感壓形式,核心是 “通過流體的物理位移體現壓差"。
結構:一根 U 形的透明玻璃 / 塑料 tube,內部充有特定介質(如酒精、水銀、硅油等,密度根據測量范圍選擇),兩側管口分別連接兩個測量點(高壓端 P1、低壓端 P2)。
工作原理:當 P1≠P2 時,兩側介質液面產生高度差 Δh,根據公式 ΔP = ρ×g×Δh(ρ 為介質密度,g 為重力加速度),通過 Δh 計算壓差。
改良形式:
適用場景:實驗室校準、 HVAC 風道靜壓測量、低壓氣體壓差(如潔凈室壓差),缺點是易碎、讀數依賴人工、不適用于振動環(huán)境。
這類元件的核心是具有彈性的金屬 / 非金屬材料,當兩側存在壓差時,材料會發(fā)生可恢復的形變(如彎曲、膨脹、收縮),通過形變的大小或位移量反映壓差。廣泛應用于機械型壓差計(如指針式),結構緊湊且可聯動機械傳動機構。
結構:圓形薄片(厚度 0.1-1mm),材質可選金屬(銅合金、不銹鋼、哈氏合金,耐高壓 / 腐蝕)或非金屬(橡膠、聚四氟乙烯,耐低壓 / 化學介質),邊緣固定,兩側分別接觸高壓和低壓介質。
工作原理:壓差作用下,膜片向低壓側彎曲,產生與壓差成正比的 “撓度"(中心位移量),可直接推動指針(簡單結構)或帶動杠桿、齒輪組(放大位移,提升精度)。
特點:響應速度快,適用于中低壓差(0-1MPa),常用于氣體、液體壓差測量,尤其適合需要防泄漏的場景(如密封容器壓差)。
結構:由兩個金屬膜片(如黃銅)邊緣焊接而成,形成 “中空的扁圓形盒體",盒內通常抽成真空(或充入固定壓力的氣體),外側接觸測量介質。
工作原理:當膜盒外側(高壓端)與內側(低壓端 / 真空)存在壓差時,膜盒會膨脹或收縮,帶動連接的連桿產生直線位移,進而驅動指針或記錄筆。
特點:形變位移比單膜片更大,測量精度更高,適用于微低壓差(0-10kPa,如風道靜壓、爐膛負壓),缺點是耐高壓能力弱,通常只用于氣體測量。
結構:金屬(不銹鋼、磷青銅)制成的 “折疊式管狀結構",類似 “可伸縮的手風琴",一端封閉,另一端開口(連接高壓介質),外側接觸低壓介質。
工作原理:壓差推動波紋管沿軸向伸縮,產生線性位移,通過拉桿、彈簧等部件將位移轉化為機械信號。
特點:位移量大(可達幾十毫米),適合中高壓差(10kPa-10MPa),可測量氣體、液體壓差,常用于工業(yè)管道、液壓系統(tǒng),但響應速度較慢(因伸縮行程長)。
這類元件是電子型壓差計的核心,通過壓差導致元件的電學參數(電容、電阻、壓電效應等)變化,將物理形變轉化為可測量的電信號,精度高、易實現自動化,廣泛應用于工業(yè)控制、自動化系統(tǒng)。
為了更清晰地選擇適配場景,以下是不同類型感壓元件的關鍵參數對比:
感壓元件的選型本質是匹配測量需求:
若需低成本、非自動化測量(如人工巡檢),優(yōu)先選流體靜力型(U 型管) 或彈性形變型(膜片 / 膜盒);
若需高精度、自動化控制(如工業(yè) PLC 系統(tǒng)),shou選電容式電參數感壓元件;
若需測量動態(tài)壓差(如流體沖擊、振動),則選擇壓阻式或壓電式;
若測量介質為腐蝕性液體 / 氣體,需重點關注感壓元件材質(如聚四氟乙烯膜片、哈氏合金波紋管)