压力变送器作为工业自动化领域的核心测量设备，其核心功能是将被测介质的机械压力信号转化为可传输、可处理的模拟电信号（如 4-20mA 电流信号或 1-5V 电压信号），从而实现对压力参数的远程监测与控制。其基本工作逻辑是：当压力作用于传感器的敏感元件（通常为膜片）时，膜片发生微小形变，引发电阻、电容等电学参数的变化，再通过电路系统将这些变化转换为标准电信号输出。根据核心技术的不同，压力变送器可分为多种类型，每种类型的工作原理各有侧重。
所有压力变送器的工作过程都遵循 “力 - 电转换” 的基本逻辑：被测介质的压力以力的形式作用在变送器的膜片上，使膜片产生与压力成正比的膨胀或收缩；这种机械形变会改变膜片或其连接的敏感元件的电学特性（如电阻、电容）；变送器内部的电路系统捕获这些电学参数的变化，经过放大、补偿等处理后，转换为代表压力大小的标准电信号。
例如，当管道内的水压升高时，压力通过介质传递到变送器的膜片上，膜片因受力而微微凸起，带动内部电阻丝拉伸，电阻值随之增大；电路系统检测到电阻变化后，将其转换为 4-20mA 电流信号 —— 压力越高，电流越接近 20mA，反之则接近 4mA。这种 “压力 - 形变 - 电信号” 的转换过程，是所有压力变送器的共性原理。
电容式压力变送器基于平行板电容器原理工作，其核心组件是由测量膜片和固定电极组成的电容结构。当被测压力直接作用在测量膜片表面时，膜片会产生微小的弯曲变形，导致其与固定电极之间的间距发生变化，进而使电容器的电容值改变（电容与极板间距成反比）。
膜片上集成的高精度电路会将这种微小的电容变化转换为线性电压信号，该电压与压力大小成正比，且与激励电压信号保持稳定的比例关系。随后，专用信号处理芯片将电压信号转换为行业标准的 4-20mA 电流信号或 1-5V 电压信号。这种原理的优势在于测量精度高（可达 0.075% FS）、抗干扰能力强，尤其适用于高精度压力测量场景，如制药行业的反应釜压力控制、食品加工中的无菌管道监测等。
扩散硅压力变送器的核心是扩散硅敏感元件，其工作原理基于半导体材料的压阻效应。被测介质的压力直接作用在传感器的 316L 不锈钢膜片上（316L 材质具有优异的耐腐蚀性，适用于多种化工介质），使膜片产生与压力成正比的细微位移。
这种位移会传递到内部的扩散硅芯片上，导致芯片表面的扩散电阻（通过半导体工艺植入的电阻）阻值发生变化。电阻的变化通过惠斯通电桥（由四个扩散电阻组成）被检测出来，电桥输出的电压信号经放大、温度补偿后，转换为对应压力的标准测量信号（如 4-20mA）。扩散硅技术的特点是响应速度快（通常小于 1ms）、稳定性好，广泛应用于工业管道的实时压力监测、市政供水系统的压力调控等场景。
单晶硅压力变送器同样利用压阻效应，但采用单晶硅材料作为弹性元件和敏感材料，性能更为优异。单晶硅具有近乎完美的晶体结构，其压阻系数远高于普通半导体材料，且受温度影响极小。
当压力作用于单晶硅片时，晶体内部会产生应力，使直接制作在硅片表面的压敏电阻（利用光刻技术形成）阻值发生与压力成正比的变化。这些压敏电阻组成惠斯通电桥，压力引起的电阻变化会导致电桥失衡，输出相应的电压信号。单晶硅压力变送器的测量精度可达 0.05% FS，温度漂移小于 0.001% FS/℃，适用于航空航天、高端精密制造等对精度要求极高的领域。
电位器压力变送器是基于电阻应变效应工作的传统类型，其核心元件是金属电阻应变计或半导体应变计。金属电阻应变计是一种将机械应变转换为电信号的敏感元件，常见的有丝式应变计和箔式应变计两种。
使用时，应变计通过特殊粘合剂紧密粘贴在机械应变基体（通常为金属膜片或弹性梁）上。当基体因压力发生形变时，应变计同步产生拉伸或压缩变形，导致其电阻值发生变化（金属丝拉伸时电阻增大，压缩时电阻减小）。这种电阻变化会使施加在应变计上的电压发生改变，通过电路转换为压力信号输出。
不过，由于其测量精度较低（通常在 0.5% FS 以上）、机械结构易疲劳，电位器压力变送器目前在市场上已较为少见，仅用于一些对成本敏感的简易测量场景，如农业灌溉管道的压力监测。
蓝宝石压力变送器采用抗应力工作原理，核心是高精度硅蓝宝石敏感元件。蓝宝石具有极高的硬度和化学稳定性，其晶体结构在压力作用下的形变规律稳定且可预测。
当被测压力作用于蓝宝石膜片时，膜片产生微小的弹性形变，这种形变会改变硅 - 蓝宝石界面的电学特性。专用放大电路捕获这些变化后，经过线性化处理和温度补偿，转换为标准电信号输出。蓝宝石材料的耐腐蚀性、耐高温性（可承受 300℃以上高温）使其适用于化工、冶金等恶劣环境，如硫酸管道、高温蒸汽系统的压力测量。
溅射薄膜压力变送器的核心技术是微电子溅射工艺：通过磁控溅射技术，在弹性不锈钢膜片表面形成一层牢固稳定的金属薄膜电阻，并组成惠斯通电桥。这种薄膜电阻与基底结合紧密，能直接感受膜片的形变。
当被测介质的压力作用在弹性不锈钢膜片上时，膜片发生弯曲，导致表面的惠斯通电桥电阻值发生变化，电桥因此输出与压力成正比的电信号。由于薄膜电阻与膜片是一个整体结构，其抗冲击和抗振动能力极强（可承受 1000g 的加速度冲击），因此特别适用于液压设备、工程机械等压力波动剧烈的场合，能有效避免因冲击导致的测量漂移或元件损坏。
不同类型的压力变送器虽工作原理各异，但均围绕 “机械压力 - 电学参数 - 标准信号” 的转换逻辑展开。电容式以高精度见长，扩散硅和单晶硅侧重响应速度与稳定性，蓝宝石和溅射薄膜则适应恶劣环境，而电位器式逐渐被淘汰。理解这些原理有助于根据具体工况（如介质特性、精度要求、环境条件）选择合适的变送器，确保工业测量的准确性与可靠性。随着技术的发展，新型压力变送器正通过集成智能芯片、优化材料工艺等方式，进一步提升转换效率与环境适应性，为工业自动化提供更强大的支持。
