在化工、制鐵、機械等工業場景中，高溫環境下的壓力精準測量一直是技術難點。常規壓力傳感器在高溫條件下易出現性能衰減、測量誤差增大等問題，而 KYOWA 共和 PHF-S-20MPS3B 作為高溫用小型壓力傳感器，憑借 - 40～160℃的允許使用溫度范圍和 - 40～150℃的寬溫補償區間，能穩定應對嚴苛工況。
本文將深入解析該傳感器的核心工作原理，重點拆解其溫度補償機制，揭示其在高溫環境下保持非線性 ±0.3% RO 以內、滯后 ±0.2% RO 以內高精度的技術邏輯，為工業現場的選型、使用與維護提供技術參考。
PHF-S-20MPS3B 采用應變片式工作原理，核心是將液壓、氣壓等物理壓力信號轉換為可測量的電信號。傳感器的液體接觸部位采用 SUS630 材質，該材質兼具耐高溫與抗腐蝕特性，能直接與高溫介質接觸并傳遞壓力。
當被測介質施加壓力時，壓力會作用于傳感器內部的彈性隔膜，使隔膜產生微小形變。隔膜上集成了精密的壓敏電阻，其電阻值會隨隔膜形變產生線性變化，這一物理現象即為壓阻效應，是壓力信號轉換的核心依據。
壓敏電阻被設計成惠斯通電橋結構，通過外部施加激勵電壓實現信號轉換。傳感器的輸入與輸出電阻均為 350Ω±5%，推薦激勵電壓為 1～2V AC 或 DC，激勵電壓不超過 5V AC 或 DC。
當壓敏電阻阻值隨壓力變化時，惠斯通電橋的平衡狀態被打破，產生與壓力成正比的差分電壓信號。該信號經內部電路調理后，以約 1.75mV/V 的額定輸出比例對外傳輸，最終通過配套測量儀器實現壓力的顯示、記錄與監控。
為適配高溫工況，傳感器采用封閉惰性氣體的氣密結構，既能保護內部敏感元件免受高溫介質侵蝕，又能減少溫度變化對元件性能的影響。4 芯屏蔽硅膠電纜的設計則進一步提升了高溫適應性，其外徑約 3mm，長度 4m，能在高溫環境下保持穩定的信號傳輸，同時屏蔽層可有效抵御電磁干擾。
高溫環境會從兩方面影響傳感器測量精度：一是溫度變化會使壓敏電阻的本征阻值發生漂移，導致電橋零點偏移，即零點溫度影響；二是溫度會改變壓敏電阻的壓阻系數，使壓力與輸出信號的比例關系發生變化，即輸出溫度影響。
若無有效補償措施，這些影響會導致測量誤差顯著增大。PHF-S-20MPS3B 的零點溫度影響控制在 ±0.008% RO/℃以內，輸出溫度影響控制在 ±0.01%/℃以內，正是通過精準補償實現的嚴苛指標。
常規壓力傳感器在高溫下易出現絕緣性能下降、元件老化加速等問題。PHF-S-20MPS3B 通過材質選型與結構優化應對這一挑戰，其絕緣電阻在 DC25V 條件下保持 500MΩ 及以上，即使在 160℃的極限使用溫度下，仍能維持穩定的電氣性能，避免因絕緣失效導致的測量故障。
傳感器采用自動補償溫度應變片技術，在壓敏電阻所在的彈性隔膜上，通過噴涂及光刻工藝直接成形溫度補償用電阻膜，使補償電阻與壓敏電阻處于同一平面，確保兩者感受到相同的溫度環境，實現精準補償。
補償電阻的溫度系數經過特殊校準，當溫度變化時，其阻值變化會反向抵消壓敏電阻的溫度漂移，使惠斯通電橋的零點偏移控制在極小范圍，從源頭抑制零點溫度誤差。
傳感器采用線路補償法中的惠斯通電橋補償方案，通過優化電橋電路參數，進一步抵消溫度對輸出信號的影響。在電路設計中，補償電阻與壓敏電阻構成完整的橋路結構，不僅能補償零點漂移，還能修正溫度導致的輸出靈敏度變化。
這種組合式補償設計，使傳感器在 - 40～150℃的寬溫度補償范圍內，始終保持穩定的測量精度，無需用戶手動調整補償參數，適配工業現場的無人值守需求。
封閉惰性氣體的氣密結構不僅能保護敏感元件，還能減少溫度突變對元件的沖擊，起到緩沖溫度變化的作用。SUS630 材質的液體接觸部位具有優良的熱穩定性，其熱膨脹系數與內部元件匹配度高，可減少溫度變化產生的熱應力，避免因結構形變導致的測量誤差。
此外，傳感器的保護等級達到 IP45，能有效防止高溫環境中的水汽、粉塵等雜質侵入，間接保障補償系統的長期穩定運行。
通過上述多重補償機制，PHF-S-20MPS3B 在高溫環境下仍能保持的測量性能。其非線性誤差控制在 ±0.3% RO 以內，滯后誤差不超過 ±0.2% RO，即使在溫度劇烈變化的工況中，也能有效抑制誤差累積，滿足工業級高精度測量需求。
該傳感器廣泛應用于化工反應釜、機械加工設備、制鐵工業窯爐等高溫壓力測量場景。在測量油壓、高溫氣體壓力等工況中，其寬溫補償范圍與高可靠性尤為突出。
當用于測量氣壓時，配合保護罩使用可進一步提升環境適應性。150% 的安全過載能力則能應對高溫工況下的壓力沖擊，延長設備使用壽命。
PHF-S-20MPS3B 通過 “壓阻效應 + 惠斯通電橋" 的核心工作原理實現壓力信號轉換，依托 “內置補償電阻 + 電橋線路補償 + 結構材質優化" 的三重溫度補償機制，成功解決了高溫環境下的測量精度難題。其氣密結構、SUS630 材質與屏蔽電纜的設計，共同構建了高溫工況下的穩定工作體系。
使用過程中，建議嚴格遵循額定激勵電壓范圍，避免超溫、超壓使用；定期檢查電纜與接頭狀態，測量器一側接頭的允許溫度范圍為 - 25～85℃，需注意與傳感器主體的溫度適配；避免在氫氣環境中使用，防止敏感元件受損。
更新時間：2025-12-11
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