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PHB-A-1MP 1 MPa KYOWA共和高低溫壓力傳感器：應(yīng)變片式壓力測量

2026-6-2　　閱讀(137)

一、引言

在現(xiàn)代工業(yè)測量與科學(xué)實(shí)驗(yàn)領(lǐng)域中，壓力是一個(gè)至關(guān)重要的參數(shù)。尤其是在涉及環(huán)境的應(yīng)用中，如低溫液化氣體的儲存、高溫蒸汽管道的監(jiān)測以及航空航天飛行器的工況，壓力傳感器必須克服巨大溫差的挑戰(zhàn)，才能提供穩(wěn)定、可靠且精確的測量數(shù)據(jù)。

日本共和電業(yè)（Kyowa Electronic Instruments Co., Ltd.）作為全球的應(yīng)變片及傳感器制造商，其開發(fā)的PHB-A系列高低溫壓力傳感器，正是為了解決這一痛點(diǎn)而設(shè)計(jì)的專業(yè)級測量工具。PHB-A-1MP是該系列中額定容量為1 MPa的型號，憑借其獨(dú)特的寬溫適應(yīng)性、耐腐蝕性及高可靠性，在科研與工業(yè)領(lǐng)域樹立了可靠的標(biāo)準(zhǔn)。

二、產(chǎn)品定位與概述

PHB-A系列是KYOWA共和電業(yè)推出的一款專門用于測量從低溫到高溫壓力的應(yīng)變片式壓力傳感器。其核心設(shè)計(jì)理念在于克服常規(guī)傳感器在溫度下性能漂移甚至失效的技術(shù)瓶頸。

PHB-A-1MP作為該系列的低量程代表型號，額定容量為1 MPa，適用于需要對較低壓力進(jìn)行高精度測量的場景。該傳感器受壓面采用了不銹鋼平面隔膜，不僅保證了接觸介質(zhì)的化學(xué)穩(wěn)定性，還通過封閉惰性氣體的密閉構(gòu)造大幅提升了產(chǎn)品在惡劣環(huán)境下的耐久性與測量可信度。

PHB-A-1MP不僅僅是一個(gè)壓力測量元件，它是一個(gè)集寬溫補(bǔ)償、高抗腐蝕、低溫度漂移于一體的綜合性精密測量解決方案。

三、核心技術(shù)參數(shù)

PHB-A-1MP在嚴(yán)格的質(zhì)量控制下制造，其性能指標(biāo)定義了行業(yè)內(nèi)寬溫壓力傳感器的高標(biāo)準(zhǔn)。

3.1 性能指標(biāo)

額定容量：1 MPa
非線性：±0.4% RO或以內(nèi)（RO：額定輸出）
滯后：±0.4% RO或以內(nèi)
反復(fù)性：±0.2% RO或以下
額定輸出：2.2 mV/V ±15%（相當(dāng)于4400×10??應(yīng)變量）

1 MPa的容量使其特別適用于對壓力變化敏感的低壓系統(tǒng)監(jiān)測，而非線性誤差控制在±0.4%以內(nèi)，確保了在全量程范圍內(nèi)的高保真測量。

3.2 環(huán)境特性

PHB-A-1MP最引以為傲的是其極為寬泛的寬溫域工作范圍：

溫度補(bǔ)償范圍：-196～200℃（電纜前端接頭為-25～85℃）
允許使用溫度范圍：-196～210℃（電纜前端接頭為-25～85℃）

這一數(shù)據(jù)意味著傳感器主體可直接承受液氮溫度（-196℃）的深冷環(huán)境，同時(shí)也能在200℃以上的高溫流體介質(zhì)中穩(wěn)定工作。

零點(diǎn)溫度影響：±0.03% RO/℃或以內(nèi)
輸出溫度影響：±0.035%/℃或以內(nèi)

極低的溫度系數(shù)意味著從深冷到高溫的劇烈溫度變化中，測量信號的漂移極小，無需頻繁進(jìn)行零點(diǎn)校準(zhǔn)即可保證數(shù)據(jù)可靠性。

3.3 電氣特性

最大激勵(lì)電壓：15 V AC或DC
推薦激勵(lì)電壓：1～10 V AC或DC
輸入電阻：350 Ω ± 2%
輸出電阻：350 Ω ± 2%
電纜：0.3 mm2，4芯屏蔽氟化乙烯樹脂線，長度3 m，外徑5 mm，前端配有標(biāo)準(zhǔn)PRC03-12A10-7M插頭（屏蔽線與主機(jī)連接）

350Ω的標(biāo)準(zhǔn)橋路阻抗使其能夠兼容市場上的絕大多數(shù)應(yīng)變信號調(diào)理器和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。

3.4 機(jī)械特性

安全過載：120%
固有頻率：約8 kHz
重量：約230 g（不含電纜）
材料：主機(jī)為不銹鋼，液體接觸部位為SUS630（沉淀硬化型不銹鋼）
保護(hù)等級：IP51（IEC 60529）
安裝螺紋：G3/8 外螺紋
標(biāo)配件：墊片（軟銅）

約230 g的輕量化設(shè)計(jì)便于在振動環(huán)境中安裝，而IP51的防護(hù)等級意味著對防塵和垂直落水具有基本的防護(hù)能力，可適應(yīng)一般的工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境。

3.5 同系列其他容量型號參數(shù)對比

PHB-A系列涵蓋了1 MPa至50 MPa的多種容量選擇，以滿足不同量程的測試需求。以下是主要型號的性能參數(shù)對比：

型號	額定容量	非線性	固有頻率	重量（不含電纜）	輸出溫度影響
PHB-A-1MP	1 MPa	±0.4% RO以內(nèi)	約8 kHz	約230 g	±0.035%/℃以內(nèi)
PHB-A-2MP	2 MPa	±0.4% RO以內(nèi)	約13 kHz	約230 g	±0.03%/℃以內(nèi)
PHB-A-5MP	5 MPa	±0.4% RO以內(nèi)	約21 kHz	約270 g	±0.03%/℃以內(nèi)
PHB-A-10MP	10 MPa	±0.4% RO以內(nèi)	約29 kHz	約270 g	±0.03%/℃以內(nèi)
PHB-A-20MP	20 MPa	±0.4% RO以內(nèi)	約40 kHz	約270 g	±0.03%/℃以內(nèi)
PHB-A-30MP	30 MPa	±0.4% RO以內(nèi)	約50 kHz	—	±0.03%/℃以內(nèi)
PHB-A-50MP	50 MPa	±0.4% RO以內(nèi)	—	約360 g	±0.03%/℃以內(nèi)

四、核心技術(shù)與設(shè)計(jì)解析

4.1 寬溫域適應(yīng)性與不銹鋼平面隔膜設(shè)計(jì)

PHB-A-1MP的核心優(yōu)勢在于其超寬的溫域適應(yīng)性，這主要得益于兩大技術(shù)：不銹鋼平面隔膜與惰性氣體密閉構(gòu)造。

傳感器采用不銹鋼平面隔膜作為受壓面。平面隔膜設(shè)計(jì)使得傳感器能夠直接接觸粘性液體或含有微小顆粒的介質(zhì)而不易堵塞，特別適用于LPG/LNG容器、蒸汽渦輪機(jī)等管道系統(tǒng)的壓力測量。同時(shí)，隔膜材質(zhì)選用SUS630不銹鋼，這是一種具備高強(qiáng)度和優(yōu)異耐腐蝕性的馬氏體沉淀硬化不銹鋼。PHB-A-1MP的液體接觸部位全部采用SUS630材質(zhì)，能夠在腐蝕性介質(zhì)中保持長期的物理和化學(xué)穩(wěn)定性。

4.2 封閉惰性氣體的密閉構(gòu)造

傳感器的敏感元件（應(yīng)變片）被封裝在充滿惰性氣體的密閉腔體中。這種設(shè)計(jì)至少帶來了三重技術(shù)優(yōu)勢：

第一，防凝露與防氧化。在極低溫（如-196℃）環(huán)境下，普通空氣中的水分會結(jié)冰、氧氣會氧化應(yīng)變片的金屬箔材。惰性氣體（如氮?dú)狻鍤猓┑拇嬖趧t杜絕了這些有害因素，確保了應(yīng)變片在深冷條件下的正常工作。

第二，消除環(huán)境濕度影響。高濕環(huán)境中的水分滲入可能導(dǎo)致應(yīng)變片絕緣電阻下降、輸出信號漂移。惰性氣體密閉構(gòu)造使傳感器具備了的防水性和防潮性，在潮濕工業(yè)環(huán)境中長期運(yùn)行時(shí)仍能保持穩(wěn)定的輸出品質(zhì)。

第三，減小大氣壓變化的干擾。傳感器內(nèi)部充注的惰性氣體經(jīng)過精密配比，有效減少了外界環(huán)境氣壓波動對零點(diǎn)輸出的影響，在海拔變化劇烈的應(yīng)用場景中依然維持讀數(shù)穩(wěn)定。

4.3 高精度與低漂移特性

PHB-A-1MP采用了共和電業(yè)自主研發(fā)的高精度專用自動補(bǔ)償溫度應(yīng)變片。這種應(yīng)變片在生產(chǎn)過程中即已完成溫度特性的預(yù)補(bǔ)償，在實(shí)際使用中進(jìn)一步與傳感器的整體結(jié)構(gòu)溫度特性進(jìn)行匹配，將零點(diǎn)漂移控制在極小的水平。

傳感器在全溫補(bǔ)償范圍內(nèi)的零點(diǎn)溫度影響為±0.03% RO/℃或以內(nèi)。這意味著：當(dāng)環(huán)境溫度從20℃變化至220℃（即溫升200℃）時(shí)，因溫度變化引起的零點(diǎn)誤差最大值不超過額定輸出的6%。輸出溫度影響為±0.035%/℃或以內(nèi)——靈敏度漂移被精準(zhǔn)控制，在全量程范圍內(nèi)的測量精度得以長期保持。

4.4 應(yīng)變片式工作原理

PHB-A-1MP屬于應(yīng)變片式壓力傳感器。其工作原理為：當(dāng)外部壓力作用于不銹鋼隔膜時(shí)，隔膜產(chǎn)生微量彈性形變，粘貼于隔膜內(nèi)壁的應(yīng)變片隨形變發(fā)生電阻值變化；4片應(yīng)變片以惠斯通電橋方式連接，將電阻變化轉(zhuǎn)換為電壓信號輸出，電壓幅度與所受壓力成嚴(yán)格線性關(guān)系。這一原理決定了PHB-A-1MP具備動態(tài)響應(yīng)快（固有頻率約8 kHz）、輸出線性度佳、長期穩(wěn)定性好等內(nèi)在品質(zhì)。

五、應(yīng)用領(lǐng)域

PHB-A-1MP憑借其寬溫域測量能力和高穩(wěn)定性，在多個(gè)高工業(yè)及科研領(lǐng)域中有著廣泛應(yīng)用。

5.1 航空航天領(lǐng)域

飛行器在高空飛行時(shí)會經(jīng)歷極寒與高溫的環(huán)境變化。PHB-A系列傳感器可用于監(jiān)測飛機(jī)發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣壓力、燃油壓力、液壓系統(tǒng)壓力以及飛行器艙內(nèi)壓力等關(guān)鍵參數(shù)，確保飛行安全和飛行器的正常運(yùn)行。從地面高溫環(huán)境到萬米高空的低溫低壓，PHB-A-1MP的寬溫補(bǔ)償能力保證了全航程的壓力監(jiān)測數(shù)據(jù)始終可靠。

5.2 能源與石油化工領(lǐng)域

液化天然氣（LNG）與液化石油氣（LPG）儲運(yùn)是該傳感器極為典型的應(yīng)用場景。LNG的儲存溫度約為-162℃，PHB-A-1MP的-196℃溫補(bǔ)下限恰好滿足LNG/LPG容器的壓力測量需求。在液化氣體的灌裝、儲運(yùn)及再氣化過程中，傳感器直接接觸低溫介質(zhì)，仍能精確輸出壓力數(shù)據(jù)。

在石油化工生產(chǎn)線上，PHB-A-1MP可用于監(jiān)測油井、儲罐和管道在不同環(huán)境溫度下的壓力，預(yù)防超壓或欠壓等安全隱患，確保生產(chǎn)過程的安全穩(wěn)定。

5.3 燃?xì)馀c蒸汽渦輪機(jī)

在燃?xì)廨啓C(jī)和蒸汽輪機(jī)系統(tǒng)中，介質(zhì)溫度可能達(dá)到百的高溫。PHB-A系列傳感器適用于這類高溫工質(zhì)的壓力測量，同時(shí)具備耐腐蝕、抗振動特性，使其能夠長期穩(wěn)定地部署在發(fā)電廠和船舶動力系統(tǒng)中。

5.4 科研實(shí)驗(yàn)與教學(xué)

在物理、化學(xué)等基礎(chǔ)科研領(lǐng)域，實(shí)驗(yàn)常常需要在溫度條件下進(jìn)行——如低溫物理實(shí)驗(yàn)、高溫材料性能測試等。PHB-A-1MP為這類研究提供了精確、可靠的測量數(shù)據(jù)支撐。其直接應(yīng)變輸出的特性，使其能夠靈活接入實(shí)驗(yàn)室已有的信號采集系統(tǒng)。

5.5 汽車工業(yè)測試

在汽車發(fā)動機(jī)臺架測試中，燃油系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)的工作溫度范圍廣，測試周期長。PHB-A系列傳感器的高可靠性和長壽命（一般可達(dá)百萬次以上的使用周期）使其在這一領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用。

5.6 醫(yī)療設(shè)備與滅菌裝置

在一些需要特殊溫度環(huán)境的醫(yī)療設(shè)備中，如低溫冷凍治療設(shè)備或高溫高壓滅菌設(shè)備，PHB-A傳感器可用于監(jiān)測設(shè)備內(nèi)部壓力，確保設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行，保障醫(yī)療過程的安全和效果。

六、選型與使用注意事項(xiàng)

6.1 防氣測量提示

PHB-A系列傳感器設(shè)計(jì)有排氣口，用于將隔膜背壓與環(huán)境大氣壓連通，實(shí)現(xiàn)表壓測量。這一排氣口本意為液體介質(zhì)而設(shè)計(jì)。因此，如果用于測量氣體壓力，氣體分子尺寸小，存在通過排氣口泄漏的可能性。對于氣體壓力測量，共和電業(yè)建議選用不帶排氣孔的專用壓力傳感器型號。

6.2 大容量型號限制

盡管PHB-A系列覆蓋了從1 MPa到50 MPa的全量程，但對于20 MPa至50 MPa的大容量型號，KYOWA明確指出：此類傳感器無法在耐久試驗(yàn)、疲勞試驗(yàn)等高強(qiáng)度循環(huán)工況下使用。這并非質(zhì)量問題，而是由應(yīng)變片式傳感器在高壓力循環(huán)下的疲勞壽命特性決定的。對于需要進(jìn)行高頻次、高壓力循環(huán)壽命測試的應(yīng)用，建議選用專門設(shè)計(jì)的疲勞耐久型傳感器或咨詢KYOWA技術(shù)支持獲取替代方案。

6.3 氫氣環(huán)境禁用

PHB-A系列傳感器嚴(yán)禁在氫氣環(huán)境中使用。氫氣分子極小，能夠滲入不銹鋼晶格內(nèi)部，導(dǎo)致氫脆斷裂，對傳感器結(jié)構(gòu)構(gòu)成嚴(yán)重破壞。在含有氫氣介質(zhì)或氫氣泄漏風(fēng)險(xiǎn)的測量環(huán)境中，必須選用具備防氫脆設(shè)計(jì)的專用傳感器。

6.4 安裝與接地

傳感器采用G3/8外螺紋安裝接口，配備軟銅墊片以增強(qiáng)密封性。在安裝時(shí)，需注意電纜屏蔽線的正確接地處理。屏蔽層與傳感器主機(jī)的連接方式在不同批次的電纜中可能存在差異，使用前務(wù)必確認(rèn)接線圖，以避免因地線懸空或環(huán)路干擾而引入噪聲。

6.5 電纜溫度限制

傳感器主體雖能承受-196℃至200℃的溫度，但電纜前端接頭的允許使用溫度范圍僅為-25℃至85℃。這意味著在高溫或極低溫應(yīng)用中，必須確保電纜接頭處于遠(yuǎn)離溫度區(qū)域的位置，或?qū)﹄娎|接口部位采取適當(dāng)?shù)谋?隔熱措施。

6.6 氫環(huán)境下的限制

在氫氣環(huán)境下使用時(shí)，傳感器材料可能發(fā)生氫脆，必須選用具備防氫脆設(shè)計(jì)的專用傳感器。PHB-A系列不具備氫氣環(huán)境使用能力。

七、橫向?qū)Ρ龋撼Ｒ?guī)溫度傳感器 vs. PHB-A-1MP

為更清晰地展現(xiàn)PHB-A-1MP的產(chǎn)品定位，與典型常規(guī)溫度壓力傳感器進(jìn)行對比：

對比維度	常規(guī)壓力傳感器（通用型）	PHB-A-1MP（寬溫型）
溫度補(bǔ)償范圍	0～50℃ 或 -10～70℃	-196～200℃
零點(diǎn)溫度影響	±0.02～0.05% RO/℃	±0.03% RO/℃
低溫極限	約 -40℃（受密封材料和電纜限制）	-196℃（液氮溫度）
高溫極限	約 120℃（受環(huán)氧樹脂限制）	200℃
介質(zhì)接觸材料	通用不銹鋼或鋁合金	SUS630 沉淀硬化不銹鋼
密封方式	常規(guī)密封或樹脂灌封	惰性氣體密閉構(gòu)造
典型應(yīng)用	常溫工業(yè)控制、普通實(shí)驗(yàn)室	LNG儲罐、航空發(fā)動機(jī)測試、高溫流體監(jiān)測

PHB-A-1MP并不是針對常規(guī)應(yīng)用設(shè)計(jì)的通用型產(chǎn)品，它是為溫度環(huán)境下壓力測量這一專業(yè)需求而生的高可靠測量工具。

八、維護(hù)與服務(wù)

8.1 產(chǎn)品狀態(tài)與服務(wù)

關(guān)于PHB-A系列當(dāng)前的生產(chǎn)狀態(tài)，有部分市場信息提及該產(chǎn)品可能已終止供應(yīng)并尋求替代產(chǎn)品。建議用戶在選擇時(shí)，首先直接聯(lián)系共和電業(yè)株式會社（KYOWA）或其在中國區(qū)域的授權(quán)代理商，以確認(rèn)當(dāng)前的產(chǎn)品供貨狀態(tài)、技術(shù)支持策略以及推薦的最新替代型號。

8.2 替代產(chǎn)品參考

PHB-A-1MP在特定量程段（如1 MPa低壓應(yīng)用）上，存在型號重疊的替代選擇。例如，共和旗下的小型壓力傳感器PGMC-A系列亦提供1 MPa容量型號，其前端部采用精加工的平面隔膜結(jié)構(gòu)，在小型化和高響應(yīng)性方面具有獨(dú)特優(yōu)勢。PGMC-A系列在溫度補(bǔ)償范圍上與PHB-A系列存在差異（PGMC-A的溫度補(bǔ)償范圍為0～50℃），用戶應(yīng)基于實(shí)際工作環(huán)境溫度進(jìn)行選型決策。

九、結(jié)語

KYOWA共和PHB-A-1MP高低溫壓力傳感器是一款專為溫度環(huán)境設(shè)計(jì)的精密測量儀器。其-196℃至200℃的超寬溫補(bǔ)償范圍、±0.4% RO以內(nèi)的非線性以及±0.03% RO/℃的零漂特性，使其在液化天然氣儲運(yùn)、航空航天測試、石油化工監(jiān)測以及科研實(shí)驗(yàn)等高要求場景中表現(xiàn)優(yōu)異。不銹鋼平面隔膜與惰性氣體密閉構(gòu)造提供了耐腐蝕、防潮、抗氧化、長壽命等多重保障，既是一把精準(zhǔn)測量低壓信號的“尺子"，也是一面能夠在液氮冷凍和高溫高壓中穩(wěn)定工作的“鋼鐵屏障"。

對于需要在溫度環(huán)境中精確測量壓力的工程和科研工作者而言，PHB-A-1MP是一款值得信賴的專業(yè)選擇。在實(shí)際選購與使用前，建議結(jié)合具體的介質(zhì)溫度、壓力循環(huán)頻率、測量精度要求及環(huán)境條件，充分評估上述各項(xiàng)使用注意事項(xiàng)，并與供應(yīng)商保持密切的技術(shù)溝通，以確保選型和現(xiàn)場部署的科學(xué)性與安全性。

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