HYDAC 壓力傳感器 HDA4745 系列 技術全解

HDA4745 系列是 HYDAC（賀德克）HDA4700 家族的核心產品，采用不銹鋼膜片 + 薄膜 DMS（差動膜片應變片） 技術，具備高精度（≤±0.5% FS）、高穩定性（長期漂移≤±0.2% FS / 年） 和寬溫適應性（-40℃~+125℃） 特點，廣泛應用于工業液壓、工程機械、能源設備等領域的壓力監測與控制。

一、核心概念與型號編碼規則

1.1 基本定義

HDA4745 是一款電子壓力變送器，將流體壓力信號轉換為標準電信號（4-20mA/0-10V），實現壓力的實時監測、遠程傳輸與閉環控制，是工業自動化系統的關鍵感知元件。

1.2 型號編碼解析（以 HDA4745-A-250-000 為例）

代碼段    含義    可選值 / 說明

HDA4745    產品系列    HDA4700 家族標準型

A/B    機械接口類型    A：G1/4 外螺紋（ISO 1179-2）

B：其他特殊接口

250    量程（bar）    06/16/40/100/250/400/600 等

000    標準配置    000：基礎型（4-20mA，兩線制）

AH1：數字輸出

S00：船用認證

附加代碼    特殊功能    K：防爆認證（Ex d/Ex ia）

Z：高溫型（-40℃~+125℃）

L：低溫型（-55℃~+80℃）

二、工作原理與核心組件

2.1 工作原理

壓力感應：流體壓力作用于不銹鋼膜片，產生彈性變形

應變轉換：膜片上的 DMS 應變片將變形轉換為電阻變化，形成惠斯通電橋輸出

信號調理：內置 ASIC 芯片將電橋信號放大、濾波、溫度補償，轉換為標準電信號

輸出傳輸：4-20mA（兩線制）或 0-10V（三線制）信號輸出，支持遠距離傳輸（最長 1000m）

2.2 關鍵組件功能

組件    核心功能    技術特性

不銹鋼膜片    壓力敏感元件    材質：1.4404（316L），厚度 0.1-0.3mm，耐腐蝕性強

薄膜 DMS 應變片    信號轉換核心    溫度系數：≤±0.01% FS/℃，線性度：≤±0.1% FS

ASIC 信號處理芯片    信號放大與補償    集成溫度補償（-10℃~+70℃），抑制零點漂移

金屬外殼    防護與散熱    壓鑄鋁材質，防護等級 IP67，抗振動（10g，10-2000Hz）

電氣接口    信號輸出    DIN EN 175301-803（3 針 + PE），配防水連接器

三、技術參數與性能指標

3.1 核心技術參數表

參數類別    標準值    精密型    特殊說明

量程范圍    0-6bar~0-600bar    0-1bar~0-1000bar（定制）    覆蓋液壓 / 氣動 / 高壓容器全場景

精度等級    ≤±0.5%FS    ≤±0.25%FS    包含非線性、滯后、重復性誤差

長期穩定性    ≤±0.2% FS / 年    ≤±0.1% FS / 年    25℃環境下測試

輸出信號    4-20mA（兩線制）    0-10V（三線制）/ 數字信號    4-20mA 抗干擾能力強，適合長距離傳輸

供電電壓    10-30VDC    12-24VDC（推薦）    兩線制：電壓降≤2V（20mA 時）

工作溫度    -40℃~+100℃    -40℃~+125℃（高溫型）    存儲溫度：-55℃~+150℃

溫度漂移    ≤±0.5% FS（全溫區）    ≤±0.3%FS（-10℃~+70℃）    溫度補償范圍：-10℃~+70℃

過壓能力    150% FS（短期）    200% FS（特殊型）    持續過壓會損壞膜片

防護等級    IP67    IP69K（定制）    防灰塵、防短時浸水（1m，30 分鐘）

響應時間    ≤1ms（90% 階躍）    ≤0.5ms（高速型）    動態壓力監測適用

介質兼容性    油、水、氣體、弱腐蝕性流體    強腐蝕性流體（需定制 PTFE 涂層）    避免含氯 / 氟離子濃度 > 1000ppm 介質

四、安裝規范與要求

4.1 機械安裝要點

安裝位置選擇：

避免安裝在泵出口（≥1.5m）和劇烈振動區域（如泵體、管路彎頭）

優先垂直安裝，膜片朝下（防止氣泡積聚影響測量精度）

預留維護空間：傳感器周圍≥20cm，上方≥30cm

避免陽光直射和熱源（距離≥50cm），高溫環境需加裝隔熱板

螺紋連接規范：

接口：G1/4 外螺紋，配 PTFE 密封帶（纏繞 3-5 圈，尾部留白 1-2 牙）

扭矩控制：15-20N?m（避免膜片變形）

密封面清潔：安裝前去除油污、雜質，防止密封不良

嚴禁使用密封膠（可能污染介質并損壞膜片）

振動與沖擊防護：

強振動環境（如壓鑄機）：加裝減震支架或選用 HDA4745-B 型（加強抗振）

沖擊工況：安裝緩沖器，限制壓力沖擊≤1000bar/ms

4.2 電氣安裝規范

HYDAC 壓力傳感器接線方式：

兩線制（4-20mA）：電源 + 信號共用兩根線，無需單獨接地線

三線制（0-10V）：電源正、信號正、公共地

屏蔽要求：信號電纜使用屏蔽雙絞線，屏蔽層單端接地（控制室端）

布線要求：

電源電纜線徑≥1.5mm2，信號電纜線徑≥0.5mm2

與動力電纜（如電機、加熱器）分開敷設（間距≥20cm），交叉時呈 90° 角

避免靠近變頻器、接觸器等強電磁干擾源

防爆安裝（危險區域）：

選用帶 K 代碼的防爆型（Ex d 隔爆型適用于 0 區 / 1 區，Ex ia 本質安全型適用于 2 區）

電纜穿防爆撓性管，格蘭頭密封等級 IP66

接地電阻≤4Ω，符合 IEC 60079 標準

五、選型指南（五步法）

5.1 選型核心原則

量程匹配 + 精度適配 + 環境兼容 + 功能定制，避免量程過大（精度下降）或過?。ㄒ讚p壞）。

5.2 詳細選型步驟

步驟    關鍵參數    選型要點    推薦配置

1. 確定量程    系統最大工作壓力    量程 = 最大壓力 ×1.2（安全系數）

常規壓力：0-100/250bar

高壓系統：0-400/600bar    HDA4745-A-250-000（250bar）

2. 精度要求    壓力波動允許值    精密控制：≤±0.25% FS

一般控制：≤±0.5% FS    標準型（±0.5% FS）/ 精密型（±0.25% FS）

3. 輸出信號    控制器接口類型    長距離（>100m）：4-20mA

短距離：0-10V

智能系統：數字信號（AH1）    4-20mA（基礎型）

4. 環境適配    溫度 / 振動 / 防爆    高溫（>80℃）：選 Z 型

強振動：選 B 型 + 減震支架

防爆區域：選 K 型    標準型（-40℃~+100℃）

5. 特殊功能    認證 / 介質 / 安裝    船用：選 S00 認證

強腐蝕：選 PTFE 涂層

狹小空間：選緊湊型    基礎型（000）

5.3 典型應用場景選型推薦

應用領域    核心需求    推薦型號    備注

工業液壓系統    動態壓力監測，精度 ±0.5% FS    HDA4745-A-250-000    適配注塑機、液壓機

工程機械    抗振動（10g），寬溫    HDA4745-B-400-000    挖掘機、起重機

能源設備    高壓（400bar），長壽命    HDA4745-A-400-K    風電變槳、石油鉆井

食品飲料    衛生級，耐腐蝕    HDA4745-A-100-000（不銹鋼外殼）    選用食品級密封（EPDM）

船舶行業    船用認證，抗鹽霧    HDA4745-A-160-S00    符合 DNV、ABS 標準

六、調試與校準流程

6.1 調試前準備

檢查安裝：確認螺紋連接緊固（15-20N?m），電氣接線正確

介質準備：系統油液清潔度達 NAS 1638 Class 7，無氣泡

電源檢查：電壓穩定（12-24VDC），紋波≤5%

測試設備：高精度萬用表（分辨率≥0.1mA）、標準壓力源

6.2 校準步驟

步驟    操作內容    技術要求

1. 零點校準    施加 0 壓力，測量輸出電流    4mA±0.02mA，偏差超調整零點電位器

2. 滿量程校準    施加 100% FS 壓力，測量輸出電流    20mA±0.02mA，偏差超調整增益電位器

3. 線性度測試    施加 25%/50%/75% FS 壓力，記錄輸出    非線性誤差≤±0.5% FS

4. 溫度補償測試    在 - 10℃~+70℃范圍內測試零點和滿量程    溫度漂移≤±0.5% FS

5. 穩定性測試    施加 50% FS 壓力，連續監測 24 小時    輸出波動≤±0.1% FS

6.3 常見調試問題與解決

問題現象    可能原因    解決方案

輸出信號不穩定    1. 介質含氣泡

2. 振動過大

3. 電源紋波大    1. 排氣處理

2. 加裝減震支架

3. 增加電源濾波器

零點漂移    1. 溫度變化大

2. 安裝應力

3. 膜片污染    1. 重新校準

2. 松開后重新緊固（扭矩 15N?m）

3. 清潔膜片

輸出信號超差    1. 量程選擇錯誤

2. 校準不當

3. 膜片損壞    1. 更換合適量程型號

2. 重新校準

3. 更換傳感器

七、故障診斷與維護

7.1 常見故障及解決方案

故障現象    可能原因    排查步驟    解決方案

無輸出信號    1. 無供電電壓

2. 電纜斷路

3. 內部電路損壞    1. 測量供電電壓（10-30VDC）

2. 檢查電纜連續性

3. 用萬用表測量傳感器電阻（正常：500-1000Ω）    1. 修復供電回路

2. 更換電纜

3. 返廠維修

輸出信號偏低    1. 壓力未達到量程

2. 膜片堵塞

3. 放大器故障    1. 檢查系統壓力

2. 拆卸清潔膜片（用無水乙醇）

3. 測試放大器輸出    1. 調整系統壓力

2. 清潔或更換膜片

3. 更換放大器模塊

輸出信號波動大    1. 介質中有氣泡

2. 管路振動

3. 電磁干擾    1. 排氣處理

2. 加裝緩沖器 / 減震支架

3. 檢查屏蔽接地    1. 增加排氣閥

2. 優化管路固定

3. 確保屏蔽層單端接地

精度下降    1. 長期漂移

2. 溫度影響

3. 膜片磨損    1. 重新校準零點和增益

2. 檢查環境溫度（-40℃~+100℃）

3. 目視檢查膜片是否有劃痕 / 變形    1. 定期校準（每 6 個月）

2. 加裝隔熱 / 加熱裝置

3. 更換膜片組件

7.2 預防性維護計劃

日常檢查：

觀察輸出信號穩定性（波動≤±0.3% FS）

檢查安裝位置是否有泄漏、振動異常

環境溫度是否在正常范圍（-40℃~+100℃）

定期維護：

每 3 個月：清潔傳感器表面，檢查電纜連接緊固度

每 6 個月：校準零點和增益，記錄漂移值（≤±0.2% FS / 年）

每年：拆卸檢查膜片（無劃痕、變形），更換密封件

每 2 年：全面性能測試，必要時返廠校準

特殊環境維護：

腐蝕性介質環境：每 3 個月檢查膜片腐蝕情況

高溫環境：每 2 個月檢查溫度漂移（≤±0.5% FS）

防爆區域：每年檢查防爆認證有效性