我國壓力變送器行業(yè)現(xiàn)狀及生產(chǎn)企業(yè)對策
就我國壓力變送器的應用領域來說，目前主要是傳統(tǒng)的連續(xù)流程工業(yè)自動化，即通常所說的過程自動化領域。過程控制要求變送器具有高精度、高穩(wěn)定性、高可靠性和適應惡劣環(huán)境的能力，產(chǎn)品價格也就較高，因此該領域占了市場銷售額的大部分。但是，隨著我國各行各業(yè)自動化水平的提高，壓力變送器（傳感器）在機械產(chǎn)品等加工工業(yè)工廠自動化領域的應用越來越廣，汽車、暖通等設備上的需求也迅猛增長。這些領域中，對壓力變送器的精度要求不太高，使用環(huán)境相對較好，因此小型低成本直接安裝式壓力變送器（傳感器）成了主流產(chǎn)品，由于規(guī)格繁多，需求數(shù)量巨大，銷售額也相當可觀。
鑒于筆者對工業(yè)過程自動化領域的壓力變送器更感興趣，以下僅針對這種產(chǎn)品展開討論。

傳感器技術現(xiàn)狀
在過程自動化領域，壓力變送器所用的傳感器品種達數(shù)十種，分類方法多種多樣，技術性能各有特色。下面將這次展覽會上直接展出、或具有代表性變送器所使用的傳感器分別做介紹。
電容式：傳感器由一個可動電極（測量膜片）和兩個固定電極形成的差動電容組成，為了實現(xiàn)過載保護和防止腐蝕，兩側壓力引入處還設計有隔離膜片，傳感器焊接成一個整體。*早在Rosemount 1151變送器上使用，由于技術成熟、原理簡單，我國企業(yè)通過引進消化，目前已掌握了生產(chǎn)制造技術，并廣泛應用于變送器中，這是我國自主知識產(chǎn)權變送器中生產(chǎn)量**，產(chǎn)值**，應用成功的產(chǎn)品。電容式傳感器的**優(yōu)點是過載能力強，溫度影響?。▽ΨQ互補），缺點是電隔離性差，精度較低，長期穩(wěn)定性較差。近幾年Rosemount對傳統(tǒng)1151式電容傳感器進行了**改進，推出了一體式共面電容傳感器。該傳感器的隔離膜片位于傳感器模塊底部，成共面型，不需要傳統(tǒng)的夾緊法蘭，清洗十分方便；測量膜片與傳感器模塊金屬體進行了電氣隔離，增強了傳感器的電隔離性；再加上精密的加工和焊接技術，有效克服了精度和穩(wěn)定性方面的缺點，性能十分優(yōu)越。
硅壓阻式：這種傳感器在硅基底上，加工了四個壓敏電阻，構成惠斯通電橋，電橋可檢測壓力和溫度的變化。新型的硅傳感器已向復合型發(fā)展，單晶硅基底除生成傳統(tǒng)壓阻傳感器外，還集成了溫度傳感器和靜壓傳感器（即附加一個電橋式壓力傳感器）。硅傳感器的顯著優(yōu)點是傳感器芯片加工容易，可方便地生成復合傳感芯片，同時電子型傳感器的精度高，長期穩(wěn)定性好，無遲滯性；缺點是硅元件受溫度影響大，特別對傳感器靈敏度（量程）影響較大，過載能力差，低壓測量困難。由于其傳感芯片需要象電容傳感器那樣通過膜片隔離，這就對機械加工、焊接和傳遞液封灌技術提出了較高要求。展會上展出和應用該類型傳感器的產(chǎn)品多如牛毛，但傳感器模塊（由芯片和隔離膜片組成），特別是三膜片差壓式傳感器模塊，整體性能優(yōu)良的卻不是很多。國內(nèi)廠家受機械加工等工藝的限制，其傳感器模塊性能與國外還有較大差距。目前，國內(nèi)外基于這種傳感器的變送器生產(chǎn)廠家**，銷量**。國外，ABB、Honeywell、Siemens、Endress+Hauser和Foxbolo等公司的變送器都以這種傳感器為主，近年Rosemount也推出了類似產(chǎn)品；國內(nèi)，幾乎所有變送器廠家都有基于硅壓阻傳感器的產(chǎn)品，但由于硅壓阻差壓傳感器生產(chǎn)困難，以及溫度補償技術落后，產(chǎn)品普遍是壓力型，并且是模擬式和低檔次居多。
硅諧振式：這種傳感器由硅基底和硅諧振梁組成。諧振梁呈“H”形，上面擴散有電阻層，兩側互相絕緣，并各自連接有振蕩線圈?；坠枘て词軌簳r，諧振梁以其固有的諧振頻率做等幅振蕩，受力后，諧振頻率正比與壓力變化，從而實現(xiàn)壓力檢測。該類傳感器是Yokokawa的專利，目前僅在該公司變送器上使用，不僅具有硅元件的優(yōu)點，同時其獨特的V/F轉(zhuǎn)換原理對溫度不敏感，使其性能得到顯著提高。
硅電容式：對稱的差動電容被刻蝕到單晶硅片上，壓力使硅片彎曲，電容器兩極間的距離發(fā)生了改變，傳感器的電容值相應的也變了。這種傳感器兼有電容式和硅傳感器的優(yōu)點，國內(nèi)外都是研究熱點，并有相關產(chǎn)品，如富士、沈陽傳感器研究所等都在研究生產(chǎn)，具有很大發(fā)展前景。
陶瓷電容式：傳感器基底和膜片都采用陶瓷，襯底和膜片電極構成電容，中間無傳遞液，壓力直接作用在陶瓷膜片上。其優(yōu)點是安裝位置無影響，無污染，抗腐蝕性好、溫漂小、過載能力強，可測量低微壓力；缺點差壓傳感器制作困難。該類傳感器在主流變送器廠商產(chǎn)品結構中，主要用于壓力和特殊應用場合。
陶瓷壓阻式：厚膜惠斯通電橋印刷在陶瓷膜片的背面，壓力直接加在陶瓷膜片前面，中間無傳遞液。除過載能力較差外，其優(yōu)缺點與陶瓷電容式基本一致。

變送器技術現(xiàn)狀
這次多國展中，應用于工業(yè)過程自動化的壓力變送器，就技術性能而言，筆者將其大體分為三類。
模擬型：即傳統(tǒng)壓力變送器，輸出信號僅有4mA～20mA工業(yè)標準電流信號，顯示表頭多數(shù)為指針式（少數(shù)有串入電流回路的數(shù)字顯示器），整機精度為0.2%～0.5%左右。這類變送器的信號處理和轉(zhuǎn)換電路，早期產(chǎn)品采用晶體管和通用運算放大器，現(xiàn)在一部分采用專用集成電路和專用儀表放大器。換句話說，其信號處理和轉(zhuǎn)換都是靠模擬電路實現(xiàn)的，內(nèi)部和輸出都沒有數(shù)字信號。這種變送器對內(nèi)部電子噪聲的抑制能力較弱，對線性和溫度漂移的補償能力也有限，但正因為沒有大規(guī)模硅集成電路和CPU，更適合核級應用。 數(shù)字型：它是模擬型向智能型的過渡產(chǎn)品，有時俗稱簡易智能型。其輸出信號一般為4mA～20mA電流信號，有的通過專用通信工具，可以讀出壓力值等數(shù)字信號，顯示器為數(shù)字式，整機精度為0.1%～0.2%左右。這類變送器的信號處理和轉(zhuǎn)換電路以專用數(shù)字處理芯片或微處理器和微控制器為核心，其信號處理和轉(zhuǎn)換通過模/數(shù)和數(shù)/模轉(zhuǎn)換過程，主芯片內(nèi)的處理數(shù)據(jù)是數(shù)字數(shù)據(jù)，因此可以直接驅(qū)動數(shù)字顯示器，甚至可以通過專用的數(shù)字格式進行輸出。這種變送器對內(nèi)部電子噪聲的抑制能力增強，由于具有專用數(shù)字處理芯片或微處理器，對線性和溫度漂移的補償能力也得到增強，但專用數(shù)字處理芯片功能有限，靈活性差，而內(nèi)置微處理器的產(chǎn)品算法簡單，對精度和溫度影響的補償不夠理想，普遍不支持**流行的標準通信協(xié)議，因此技術水平屬于中低層次。
智能型：這種變送器是目前我國變送器市場的主流產(chǎn)品，其不僅可以輸出4mA～20mA電流信號，而且支持**標準的通信協(xié)議（如HART協(xié)議），通過**流行的手持通信器或通信軟件，可以獲得壓力和溫度值等數(shù)字數(shù)據(jù)，顯示器為數(shù)字式，整機精度在0.04%～0.1%之間。這類變送器的信號處理和轉(zhuǎn)換電路都以微處理器或微控制器為核心，配以符合**通信標準的通信芯片，信號處理以數(shù)字化為原則和基礎，因此可以直接驅(qū)動數(shù)字顯示器，并可方便地支持過程工業(yè)的標準數(shù)字通信。這種變送器對內(nèi)部電子噪聲的抑制能力很強，內(nèi)置微處理器或微控制器功能強大，使用靈活，支持復雜的算法，因此可以對線性和溫度影響進行**補償，并實現(xiàn)強大的智能診斷和仿真功能，支持**流行的標準通信協(xié)議，技術水平屬于**層次。值得注意的是，符合現(xiàn)場總線標準（如Profibus協(xié)議等）智能壓力變送器目前已投入使用，該類產(chǎn)品輸出全數(shù)字信號，沒有4mA～20mA電流，這是未來過程控制領域發(fā)展的主流。

生產(chǎn)企業(yè)對策
在國內(nèi)變送器市場中，智能型產(chǎn)品幾乎被國外品牌和合資合作產(chǎn)品所壟斷，特別是新建設的大工程項目，都指定使用國外技術的變送器。國內(nèi)智能產(chǎn)品與國外有很大差距，主要原因是傳感器性能較差和整機智能化技術落后。在模擬型產(chǎn)品中，國產(chǎn)變送器以低價格和靈活的市場推廣策略占據(jù)了大部分市場份額。簡易智能型變送器沒有明顯的優(yōu)勢，在智能型和模擬型的雙重夾擊下，市場占有率極小，其發(fā)展前景十分有限。
我國變送器生產(chǎn)企業(yè)，特別是大型企業(yè)，要生存和發(fā)展，**有智能型變送器。一個捷徑是，走合資和合作的道路。當然，要長期生存和持續(xù)壯大，**消化吸收國外**的智能化技術，改進創(chuàng)新，推出自主知識產(chǎn)權的高性能智能產(chǎn)品。成功的關鍵是擁有高性能的傳感器，對變送器智能化進行系統(tǒng)架構級設計，特別是研究**的標定算法。另外要積極研究現(xiàn)場總線變送器，這樣可以提高研究起點。這是一個長期的持續(xù)研究進步的過程，需要投入較大的人力和物力，關鍵是技術積累和持續(xù)改進。
模擬型變送器的轉(zhuǎn)換電路簡單，成本低廉，抗外界電磁干擾和核輻射的能力強，具有獨特的優(yōu)勢。在小型工程、低端市場和核應用領域有很大作為，作為智能產(chǎn)品的有力補充，市場空間同樣巨大。因此，我國變送器生產(chǎn)企業(yè)應繼續(xù)研究和大力生產(chǎn)，爭取占有同檔次產(chǎn)品在國內(nèi)接近全部的市場份額。
對于傳感器，目前國外已有Keller、Endress+Hauser等廠家產(chǎn)品進入我國市場，國內(nèi)傳感器的技術水平也有了長足進步，很多廠家的產(chǎn)品形成了批量生產(chǎn)，如沈陽儀表工業(yè)研究院、寶雞傳感器等企業(yè)。因此，在傳感器方面，國內(nèi)企業(yè)應該走OEM和合作之路，對**傳感器先采用拿來主義，以此為基礎進行智能變送器開發(fā)。自己的技術、工藝、設備、資金和市場規(guī)模等因素滿足傳感器生產(chǎn)開發(fā)需要時，再走自力更生的道路。這樣，先避開傳感器生產(chǎn)難、性能差的障礙，可以使智能變送器以更快的速度趕上世界**水平。
總之，我國的工業(yè)自動化產(chǎn)生了對壓力變送器的巨大需求，市場經(jīng)濟使壓力變送器的市場競爭日趨白熱化，機遇與風險同在。生產(chǎn)企業(yè)既要樂觀自信，又要有前瞻性和憂患意識，持續(xù)創(chuàng)新，提**率，勇創(chuàng)輝煌。