一、流體靜力型感壓元件（依賴流體靜壓力差）

1. U 型管（含改良型）

• 結(jié)構(gòu)：一根 U 形的透明玻璃 / 塑料 tube，內(nèi)部充有特定介質(zhì)（如酒精、水銀、硅油等，密度根據(jù)測(cè)量范圍選擇），兩側(cè)管口分別連接兩個(gè)測(cè)量點(diǎn)（高壓端 P1、低壓端 P2）。

• 工作原理：當(dāng) P1≠P2 時(shí)，兩側(cè)介質(zhì)液面產(chǎn)生高度差 Δh，根據(jù)公式 ΔP = ρ×g×Δh（ρ 為介質(zhì)密度，g 為重力加速度），通過(guò) Δh 計(jì)算壓差。

• 改良形式：

• 單管傾斜式：將一側(cè)管子改為傾斜狀，放大液面高度差，提升小壓差（如幾十 Pa）的測(cè)量精度。

• 雙杯式：U 型管兩端連接大容量 “杯狀容器"，減少因液面變化導(dǎo)致的杯內(nèi)介質(zhì)體積波動(dòng)，適用于需要穩(wěn)定讀數(shù)的場(chǎng)景。

• 適用場(chǎng)景：實(shí)驗(yàn)室校準(zhǔn)、 HVAC 風(fēng)道靜壓測(cè)量、低壓氣體壓差（如潔凈室壓差），缺點(diǎn)是易碎、讀數(shù)依賴人工、不適用于振動(dòng)環(huán)境。

二、彈性形變型感壓元件（依賴彈性材料形變）

1. 膜片（Diaphragm）

• 結(jié)構(gòu)：圓形薄片（厚度 0.1-1mm），材質(zhì)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(xué)介質(zhì)），邊緣固定，兩側(cè)分別接觸高壓和低壓介質(zhì)。

• 工作原理：壓差作用下，膜片向低壓側(cè)彎曲，產(chǎn)生與壓差成正比的 “撓度"（中心位移量），可直接推動(dòng)指針（簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)）或帶動(dòng)杠桿、齒輪組（放大位移，提升精度）。

• 特點(diǎn)：響應(yīng)速度快，適用于中低壓差（0-1MPa），常用于氣體、液體壓差測(cè)量，尤其適合需要防泄漏的場(chǎng)景（如密封容器壓差）。

2. 膜盒（Capsule）

• 結(jié)構(gòu)：由兩個(gè)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(nèi)通常抽成真空（或充入固定壓力的氣體），外側(cè)接觸測(cè)量介質(zhì)。

• 工作原理：當(dāng)膜盒外側(cè)（高壓端）與內(nèi)側(cè)（低壓端 / 真空）存在壓差時(shí)，膜盒會(huì)膨脹或收縮，帶動(dòng)連接的連桿產(chǎn)生直線位移，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)指針或記錄筆。

• 特點(diǎn)：形變位移比單膜片更大，測(cè)量精度更高，適用于微低壓差（0-10kPa，如風(fēng)道靜壓、爐膛負(fù)壓），缺點(diǎn)是耐高壓能力弱，通常只用于氣體測(cè)量。

3. 波紋管（Bellows）

• 結(jié)構(gòu)：金屬（不銹鋼、磷青銅）制成的 “折疊式管狀結(jié)構(gòu)"，類似 “可伸縮的手風(fēng)琴"，一端封閉，另一端開口（連接高壓介質(zhì)），外側(cè)接觸低壓介質(zhì)。

• 工作原理：壓差推動(dòng)波紋管沿軸向伸縮，產(chǎn)生線性位移，通過(guò)拉桿、彈簧等部件將位移轉(zhuǎn)化為機(jī)械信號(hào)。

• 特點(diǎn)：位移量大（可達(dá)幾十毫米），適合中高壓差（10kPa-10MPa），可測(cè)量氣體、液體壓差，常用于工業(yè)管道、液壓系統(tǒng)，但響應(yīng)速度較慢（因伸縮行程長(zhǎng)）。

三、電參數(shù)變化型感壓元件（依賴電信號(hào)轉(zhuǎn)換）

1. 電容式壓差傳感器（最主流）

• 結(jié)構(gòu)：由兩個(gè)平行極板組成，一個(gè)為固定極板（與外殼連接），另一個(gè)為可動(dòng)極板（與彈性膜片一體化），兩極板間形成電容。

• 工作原理：壓差作用于彈性膜片，帶動(dòng)可動(dòng)極板靠近 / 遠(yuǎn)離固定極板，導(dǎo)致兩極板間距變化，電容值（C = εS/(4πkd)，ε 為介電常數(shù)，S 為極板面積，d 為間距）隨之改變。通過(guò)電路將電容變化轉(zhuǎn)化為電壓 / 電流信號(hào)（如 0-5V、4-20mA）。

• 特點(diǎn)：

• 精度高（誤差 ±0.1% FS 以內(nèi)）、線性度好；

• 受溫度影響小（可通過(guò)補(bǔ)償電路修正）；

• 適用于低至微壓（Pa 級(jí)）、高至中壓（MPa 級(jí)）的氣體 / 液體壓差，是 HVAC、醫(yī)療設(shè)備、工業(yè)自動(dòng)化的shou選。

2. 壓阻式壓差傳感器

• 結(jié)構(gòu)：在硅片（半導(dǎo)體材料）上通過(guò)光刻、擴(kuò)散工藝制作 4 個(gè)等值電阻，組成惠斯通電橋，硅片一側(cè)為高壓腔，另一側(cè)為低壓腔。

• 工作原理：壓差導(dǎo)致硅片產(chǎn)生微小形變，使電橋中的電阻因 “壓阻效應(yīng)"（半導(dǎo)體形變時(shí)電阻值變化）發(fā)生差異，電橋輸出與壓差成正比的電壓信號(hào)。

• 特點(diǎn)：

• 響應(yīng)速度極快（微秒級(jí)），適合動(dòng)態(tài)壓差（如氣流脈動(dòng)、液體沖擊）；

• 體積小巧（可集成微型芯片），但溫度漂移較大（需加溫度補(bǔ)償電路），常用于汽車、航空航天等場(chǎng)景。

3. 壓電式壓差傳感器

• 結(jié)構(gòu)：核心為壓電晶體（如石英、壓電陶瓷），兩側(cè)安裝電極，晶體一側(cè)承受高壓，另一側(cè)承受低壓。

• 工作原理：壓差作用于壓電晶體，使其內(nèi)部產(chǎn)生極化現(xiàn)象，表面出現(xiàn)等量正負(fù)電荷，形成電壓信號(hào)（僅在壓差變化時(shí)產(chǎn)生信號(hào)，靜態(tài)壓差下無(wú)輸出）。

• 特點(diǎn)：

• 靈敏度ji高，可測(cè)量微小動(dòng)態(tài)壓差（如聲波、氣流振動(dòng)）；

• 無(wú)靜態(tài)輸出，不適用于穩(wěn)定壓差測(cè)量，主要用于聲學(xué)檢測(cè)、流體脈動(dòng)監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域。

四、各類感壓元件的核心差異與選型參考

總結(jié)

• 若需低成本、非自動(dòng)化測(cè)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(dòng)化控制（如工業(yè) PLC 系統(tǒng)），shou選電容式電參數(shù)感壓元件；

• 若需測(cè)量動(dòng)態(tài)壓差（如流體沖擊、振動(dòng)），則選擇壓阻式或壓電式；

• 若測(cè)量介質(zhì)為腐蝕性液體 / 氣體，需重點(diǎn)關(guān)注感壓元件材質(zhì)（如聚四氟乙烯膜片、哈氏合金波紋管）