核工业场景下小型化压力_差压变送器结构设计及测量膜片力学分析.pdfVIP

ShejiyuFenxi设计与分析

核工业场景下小型化压力/差压变送器结构设计及

测量膜片力学分析

朱微�王雪梅�董晨龙�彭业顺�孙永胜

（中国核动力研究设计院核反应堆技术全国重点实验室，四川成都610213）

摘要：核工业部分场景对仪表安装空间要求较高，从减少过程仪表及附件的占用空间、减轻电力系统负担等方面考虑，

对仪表小型化需求较大。鉴于此，针对过程仪表系统中压力/差压变送器的小型化进行分析研究，对研制的小型化变送器进行

力学分析和仿真验证，以保证所研制的小型化压力/差压变送器满足测量要求。

关键词：核工业；小型化；变送器；膜片；力学分析

中图分类号：TP212文献标志码：A文章编号：1671-0797(2025)08-0035-05

D0l:10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2025.08.009

0引言工业场景中数量多、占用空间大的主要仪表，其小型

常见的压力/差压变送器根据测量原理的不同，化研究对整个过程仪表的小型化有十分重要的

意义。

可以分为电容式变送器[1-2]、半导体硅变送器等[3]。

压力/差压变送器的小型化研究可以从变送器

核工业场景中压力/差压变送器前期较多采用西安

仪表厂的1151系列[4]，个别差压测量采用川仪横河的的传感器和表头两部分入手，这两部分也是占变送

器的体积比重最大的两部分。

EJA系列；后续以罗斯蒙特（Rosemount)的3051C型

变送器传感器部分的小型化方面，传统的电容

变送器（压力)/3051CD型变送器（差压）[5]为主。罗

斯蒙特的3051系列变送器为电容式智能型变送器，式传感器由于其工作原理，体积很难做到小型化；而

半导体谐振式变送器由于半导体材料的耐辐照性能

精度、可靠性等技术指标都要强于1151系列变送器

相对不足，无法长时间在辐照剂量高的区域使用。所

重量、体积都较1151型小。

以，变送器传感器部分的小型化需要对变送器结构

近年来，随着新方法、新器件、新材料、新工艺的

进行大幅调整，甚至涉及测量原理、材料以及制造工

引入，热工参数测量已经发展进入一个新的时代。测

艺的改进，比如采用金属材料应变测量原理或是引

量方法上从传统的单一测量发展到多参数测量，出

现了新型无线以及微机电（MEMS)传感器[6]，测量仪入MEMS等先进技术，但这些实现起来难度比较大

（相当于从根本上新研制一类变送器），实现周期可

表从传统的模拟仪表发展为智能型和总线型仪表，

能也比较长。

传输方式由4～20mA发展到现场总线、无线传输等。

变送器的表头部分包括外壳、信号调理放大与

这些新技术、新设备在石化、电力等行业中已经有所

转换电路、输出接口模块等几部分，带显示表头的变

应用并积累了一定的应用经验，这就为核工业场景

送器还包含有显示模块，智能型变送器还包括处理

总的过程仪表小型化奠定了基础。