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传感器为变送器的核心部件，目前，传感器的发展趋势是从常规结构转向以微机械加工为基础的微型结构。微结构传感器主要是以单晶硅为材料，具有体积小、功耗低、响应快、便于与信号处理单元集成的特点，因此发展十分迅速。横河公司的EJA变送器所采用的单晶硅谐振式传感器即为微型传感元件，在单晶硅芯片（4mm×4mm）上采用微电子机械技术加工成形状大小完全一样的两个H形谐振梁（120μm×20μm×5μm），一个在硅片的中心位置，另一个在硅片的边缘，见图1-3-21。
图1-3-21 硅谐振式压力传感器结构图
1—检测电极；2—中心谐振梁；3—边缘谐振梁；4—激励电极；5—硅片
硅梁振动信号的激励与拾取，采用电磁激励和电磁拾取的方式实现，硅谐振器的自激振荡如图1-3-22所示。硅梁被封在微型真空中，使其既不与充灌液接触，又使振动时不受空气阻力影响。硅膜片3与硅基底4的连接采用Si-Si键合工艺完成，采用Au-Si共熔后，再将硅基底4与引入压力部分的Ni-Fe合金5固连。
图1-3-22 硅谐振荡器的自激振荡
1—永久磁铁；2—谐振子；3—硅膜片；4—硅基底；5—引入压力部分；6—放大器；A—激振线圈；B—拾振线圈；N—磁场； i —激振电流
由永久磁铁1提供磁场N，通过激振线圈A的交变电流 i 激发H形硅梁振动。设交变电流 i 的前半周电流方向如图1-3-22所示方向（向下），永久磁铁1提供磁场N的方向也如图示方向（向右），根据左手定则，H形硅梁的受力方向为指向读者（由里向外并与书面垂直）；设交变电流 i 的后半周电流方向如图示反方向（向上），永久磁铁1提供磁场N的方向仍如图示方向（向右），根据左手定则，H形硅梁的受力方向为背向读者（由外向里并与书面垂直）。当H形硅梁振动时，H形硅梁又切割由永久磁铁1提供的磁力线N，从而在H形硅梁右侧梁感生交变电流（根据右手定则），该电流由拾振线圈B感应，并由B的二次绕组送入自动增益放大器6，一方面输出频率，另一方面将交流电流信号反馈给激振线圈A，形成正反馈的闭环自激系统，以维持谐振梁连续等幅振动。
谐振梁的振动频率，取决于梁的几何形状及张力，而张力随信号压力的变化而变化，所以几何尺寸确定以后，谐振梁的振动频率仅取决于信号压力。当被测压力通入膜片空腔，并在膜片的上、下表面形成差压时，膜片便产生变形，于是硅片中心处受到压缩力，边缘处受到拉伸力，两个谐振梁感受不同的应变作用，导致中心处的谐振梁因压缩而振荡频率 f c 下降，边缘处的谐振梁因拉伸而振荡频率增加，两谐振梁的频率差对应不同的差压信号，如图1-3-23所示。
图1-3-23 由差压而形成的谐振梁频率变化
图1-3-24所示为EJA智能变送器工作原理框图，由单晶硅谐振式传感器和智能电路转换部件组成。单晶硅谐振式传感器上的两个H形振动梁分别将差压、压力信号转换为频率信号，并采用频率差分技术，将两频率差的数字信号直接输出到脉冲计数器计数，计数得到的两频率差值传送给微处理器进行数据处理。特性修正存储器的功能是储存单晶硅谐振式传感器在制造过程中的机械特性和物理特性，通过修正以满足传感器特性要求的一致性。
图1-3-24 EJA智能变送器工作原理框图
智能电路转换部分采用超大规模集成电路，并将放大器制成专用集成化小型电路ASIC，从而减少了零部件，提高了放大器自身的可靠性。
智能电路转换部分的功能如下：①将传感器传来的信号，经微处理器（CPU）处理和D/A电路转换成一个对应于设定测量范围的4～20mADC模拟信号输出；②内置存储器存放单晶硅谐振式传感器在制造过程中的机械特性和物理特性，包括环境温度特性、静压特性、传感器输入输出特性以及用户信息（位号、测量范围、阻尼时间常数、输出方式、工程单位等）。经CPU对其进行运算处理和补偿，可使变送器获得优良的温度特性、静压特性及输入输出特性；③通过输入/输出接口（I/O口）与外部设备（如手持通信器和DCS中带通信功能的I/O卡）以数字通信的方式传递数据。
EJA有两个通信协议，一个是横河公司的BRAIN协议，频率为2.4kHz；另一个是HART协议，频率是1.2kHz。两个协议不兼容，叠加在4～20mA模拟信号上，只能是BRAIN或HART数字信号中的一种。
EJA传感器采用了两个谐振梁的差动结构，因而保证了变送器的优良性能，仪表受环境温度变化的影响和静压变化的影响微小。图1-3-25所示为环境温度变化时输入压力与频率的关系。正常温度（室温）时，谐振片的频率如图中实线所示，边侧谐振片的频率 f r 随着压力的增加而增加，中心谐振片的频率 f c 随着压力的增加而减少。当温度上升（高温）时，由于两个谐振梁的几何形状和尺寸完全一致，故在相同的温度下，频率的变化量完全一致，如图中虚线所示。由于传感器输出为频率之差，因此可以相互抵消，温度影响自动消除。
图1-3-25 环境温度变化时输入压力与频率的关系
设仪表常温时的输出电流为Δ I （ t 0 ），则有
Δ I （ t 0 ）∝ f r - f c （1-3-7）
仪表高温时的输出电流为Δ I （ t ），则有
Δ I （ t ）∝（ f r -Δ f r ）-（ f c -Δ f c ）= f r - f c -（Δ f r -Δ f c ） （1-3-8）
因为Δ f r =Δ f c ，所以
Δ I （ t ）∝ f r - f c （1-3-9）
于是
Δ I （ t ）=Δ I （ t 0 ） （1-3-10）
同样，当静压改变时，边缘谐振梁减少的频率等于中心谐振梁减少的频率，而频率差值不变，输出不受影响。
至于单向过压影响，由于当压力增大到某一数值时，隔离膜片与本体完全接触在一起，此时，外部压力不管怎样增大，硅油的压力也不会增加。因此，硅谐振传感器受到一定的压力后，便不会再受到更大的压力，具有很好的保护作用。即使受到了一定力的作用，由于单晶硅材料的恢复性能好，可恢复到无误差状态。