为什么微压测量的仪表经常采用差压的形式？

微压通常指50kPa以下的表压压力，在实践中人们常常选用差压变送器来对这么小的压力进行测量。为什么一定要用差压呢？

图表 1一种差压变送器的外观结构，其中H端为高压端入口，L端为低压端入口

先说结论：其实所有表压测量都是相较于环境大气压的差压测量，采用差压形式测量微压更便于环境压力的引入。此外，如果放弃差压而采取密封压的形式测量微压，环境温度的变化将会带来很大的误差。

首先需要明确的是，所有表压的测量过程其实就是和测量环境大气压对比的差压测量过程，即逻辑上测表压和测差压没有本质区别。具体到实际的表压测量仪表中，无论是机械式的压力表还是电子式的压力变送器，其核心测量原理都是某种感压材料受压后发生某种变化（比如形状改变或者电阻、电容值改变），人们通过量化这种变化的大小来量化被测压力大小。感压材料的一面直连被测系统压力，另一面如果连通环境大气压，那么测出的压力就是表压；如果另一面被抽真空并密封住，那么测量出的压力就是绝压。

图表 2表压、绝压及差压的测量原理

于是我们的问题就得到了初步的解答：不仅仅是微压测量的仪表要采用差压的形式，而是本质上所有的表压测量仪表都采用了差压的原理，而所谓的压力表（压力变送器）和差压表（差压变送器）在外观上的区别无非就是是否存在第二个引压接口罢了。在实践过程中同样存在长得跟普通压力变送器一样的微压变送器，它的电缆线中会存在一根空管，用于引入被测环境的大气压力。甚至可以说，采用差压形式测量微压，本质上只是对环境压力的一种“强调”。

图表 3压力变送器电缆中的红色空心管即是用来引入环境压力的

我们可以进一步提出疑问，为什么不能在压力传感器内部密封住一个标准大气压作为参考呢？这样就避免了额外引压管的存在，同时操作也非常简单，只需要将感压元件的另一面用胶或者焊接等方式封死就行。

图表 4密封压（S）的测量过程

然而，这个方案成立的条件是要维持环境温度的稳定。我们都知道密闭空间中的气体压力和温度有关，温度升高压力也会增大。假设我们在25℃（298.15K）时在压力变送器内密封了100kPa的气体，那么当环境温度升高了1℃（1K）后，这部分气体的压力会升高多少呢？

即升高温度1℃会在感压元件的另一侧额外带来0.335kPa，也就是355Pa的压力升高。注意，温度升高带来的额外压力是一个绝对值，而不是一个百分比。当我们的待测压力大约为50kPa的微压时，355Pa带来的误差大小为0.67%；而如果我们的待测压力只有500Pa的微压，那么355Pa带来的误差大小则达到了惊人的71%，显然这是不能接受的。