壓力傳感器是將壓力轉(zhuǎn)化為電信號(hào)輸出的傳感器。 在敘述壓力傳感器的一起，咱們有必要導(dǎo)出壓力變送器的概念。 一般傳感器由兩部分組成，即分別是活絡(luò)元件和轉(zhuǎn)化元件。其間活絡(luò)元件是指?jìng)鞲衅髦心軌蛑苯痈杏|或照顧被丈量的部分；轉(zhuǎn)化元件是指?jìng)鞲衅髦袑⒒罱j(luò)元件感觸或照顧的被丈量的應(yīng)變轉(zhuǎn)化成適于傳 輸或丈量的電信號(hào)部分。 

因?yàn)閭鞲衅鞯妮敵鲂盘?hào)一般很微弱，需求將其調(diào)制與擴(kuò)大。跟著集成技能的發(fā)展，人們又將這部分電路及電源等電路也一起裝在傳感器內(nèi)部。這樣，傳感器就能夠輸出便于處理，傳輸?shù)目捎眯盘?hào)了。 而在曾經(jīng)技能相對(duì)落后時(shí)，所謂的傳感器是指上文中的活絡(luò)元件，而變送器便是上文中的轉(zhuǎn)化元件。 壓力傳感器一般是指將改動(dòng)的壓力信號(hào)轉(zhuǎn)化成對(duì)應(yīng)改動(dòng)的電阻信號(hào)或電容信號(hào)的活絡(luò)元件，如：壓阻元件，壓容元件等。而壓力變送器一般是指，壓敏元件與調(diào)度電路一起組成的丈量壓力的整套電路 單元，一般能直接輸出與壓力成線性聯(lián)絡(luò)的規(guī)范電壓信號(hào)或電流信號(hào)，供外表、PLC、搜集卡等設(shè)備直接搜集。 壓力傳感器的分類 壓力傳感器的品種繁復(fù)，如電阻應(yīng)變片壓力傳感器、半導(dǎo)體應(yīng)變片壓力傳感器、壓阻式壓力傳感器、電感式壓力傳感器、電容式壓力傳感器、諧振式壓力傳感器等。

 現(xiàn)在運(yùn)用較為廣泛的壓力傳感器有：松散硅壓阻式壓力傳感器、陶瓷壓阻壓力傳感器、濺射薄膜壓力傳感器、電容壓力傳感器、耐高溫特性的藍(lán)寶石壓力傳感器。但運(yùn)用為廣泛的是壓阻式壓力傳感 器，它具有極低的價(jià)格和較高的精度以及較好的線性特性。 各種壓力傳感器的原理 壓阻式壓力傳感器 這種傳感器選用集成工藝將電阻條集成在單晶硅膜片上,制成硅壓阻芯片,并將此芯片的周邊固定封裝于外殼之內(nèi)，引出電極引線。 說(shuō)到壓阻式傳感器，首先得講到它的原理——壓阻效應(yīng)。 壓阻效應(yīng)是用來(lái)描述資料在遭到機(jī)械式應(yīng)力下所產(chǎn)生的電阻改動(dòng)。

不同于壓電效應(yīng)，壓阻效應(yīng)只產(chǎn)生阻抗改動(dòng)，并不會(huì)產(chǎn)生電荷。 原理圖如上，當(dāng)壓力改動(dòng)時(shí)，電阻R1,R2,R3,R4產(chǎn)生改動(dòng)，然后引發(fā)加載在電阻中心的電壓產(chǎn)生改動(dòng)，這種改動(dòng)反映出壓力值。 壓阻式傳感器又稱為松散硅壓阻式壓力傳感器，被測(cè)介質(zhì)的壓力直接效果于傳感器的膜片上（不銹鋼或陶瓷），使膜片產(chǎn)生與介質(zhì)壓力成正比的微位移，使傳感器的電阻值產(chǎn)生改動(dòng)，和用電子線路檢 測(cè)這一改動(dòng)，并轉(zhuǎn)化輸出一個(gè)對(duì)應(yīng)于這一壓力的規(guī)范丈量信號(hào)。

 陶瓷壓力傳感器 抗腐蝕的陶瓷壓力傳感器沒(méi)有液體的傳遞，壓力直接效果在陶瓷膜片的前外表，使膜片產(chǎn)生細(xì)小的形變，厚膜電阻印刷在陶瓷膜片的反面，聯(lián)接成一個(gè)惠斯通電橋（閉橋），因?yàn)閴好綦娮璧膲鹤栊?應(yīng)，使電橋產(chǎn)生一個(gè)與壓力成正比的高度線性、與鼓勵(lì)電壓也成正比的電壓信號(hào)，規(guī)范的信號(hào)根據(jù)壓力量程的不同標(biāo)定為2.0 / 3.0 / 3.3 mV/V等，能夠和應(yīng)變式傳感器相兼容。經(jīng)過(guò)激光標(biāo)定，傳感 用具有很高的溫度安穩(wěn)性和時(shí)間安穩(wěn)性，傳感器自帶溫度補(bǔ)償0 ～70℃，并能夠和絕大多數(shù)介質(zhì)直接觸摸。 陶瓷是一種公認(rèn)的高彈性、抗腐蝕、抗磨損、抗沖擊和振動(dòng)的資料。

陶瓷的熱安穩(wěn)特性及它的厚膜電阻能夠使它的作業(yè)溫度規(guī)劃高達(dá)-40 ～135 ℃，并且具有丈量的高精度、高安穩(wěn)性。電氣絕緣程度 2kV，輸出信號(hào)強(qiáng)，長(zhǎng)時(shí)間安穩(wěn)性好。 壓電式壓力傳感器 壓電式壓力傳感器原理根據(jù)壓電效應(yīng)。壓電效應(yīng)是某些電介質(zhì)在沿必定方向上遭到外力的效果而變形時(shí)，其內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生極化現(xiàn)象，一起在它的兩個(gè)相對(duì)外表上呈現(xiàn)正負(fù)相反的電荷。當(dāng)外力去掉后，它 又會(huì)康復(fù)到不帶電的情況，這種現(xiàn)象稱為正壓電效應(yīng)。當(dāng)效果力的方向改動(dòng)時(shí)，電荷的極性也隨之改動(dòng)。相反，當(dāng)在電介質(zhì)的極化方向上施加電場(chǎng)，這些電介質(zhì)也會(huì)產(chǎn)生變形，電場(chǎng)去掉后，電介質(zhì)的 變形隨之消失，這種現(xiàn)象稱為逆壓電效應(yīng)。 

壓電式壓力傳感器的品種和類型繁復(fù)，按彈性活絡(luò)元件和受力組織的辦法可分為膜片式和活塞式兩類。膜片式首要由本體、膜片和壓電元件組成。壓電元件支撐于本體上，由膜片將被測(cè)壓力傳遞給壓 電元件，再由壓電元件輸出與被測(cè)壓力成必定聯(lián)絡(luò)的電信號(hào)。這種傳感器的特點(diǎn)是體積小、動(dòng)態(tài)特性好、耐高溫等?，F(xiàn)代丈量技能對(duì)傳感器的功用出越來(lái)越高的要求。 例如用壓力傳感器丈量制作內(nèi)燃機(jī)示功圖，在丈量中不允許用水冷卻，并要求傳感器身手高溫文體積小。

壓電資料適宜于研制這種壓力傳感器。石英是一種非常好的壓電資料，壓電效應(yīng)便是在它上面 發(fā)現(xiàn)。比較有效的辦法是選擇適宜高溫條件的石英晶體切開(kāi)辦法,例如XYδ（+20°～+30°）割型的石英晶體可耐350℃的高溫。而LiNbO3單晶的居里點(diǎn)高達(dá)1210℃，是制作高溫傳感器的理想壓電材 料。 電阻應(yīng)變式壓力傳感器 將電阻應(yīng)變片粘貼在彈性元件特定外表上，當(dāng)力、扭矩、速度、加速度及流量等物理量效果于彈性元件時(shí)，會(huì)導(dǎo)致元件應(yīng)力和應(yīng)變的改動(dòng)，然后引起電阻應(yīng)變片電阻的改動(dòng)。電阻的改動(dòng)經(jīng)電路處理后 的以電信號(hào)的辦法輸出，這便是電阻應(yīng)變片傳感器的作業(yè)原理。 電阻應(yīng)變片運(yùn)用多的是金屬電阻應(yīng)變片和半導(dǎo)體應(yīng)變片兩種。

金屬電阻應(yīng)變片又有絲狀應(yīng)變片和金屬箔狀應(yīng)變片兩種。一般是將應(yīng)變片經(jīng)過(guò)特別的粘和劑嚴(yán)密的粘合在產(chǎn)生力學(xué)應(yīng)變基體上，當(dāng)基體受 力產(chǎn)生應(yīng)力改動(dòng)時(shí)，電阻應(yīng)變片也一起產(chǎn)生形變，使應(yīng)變片的阻值產(chǎn)生改動(dòng)，然后使加在電阻上的電壓產(chǎn)生改動(dòng)。這種應(yīng)變片在受力時(shí)產(chǎn)生的阻值改動(dòng)一般較小，一般這種應(yīng)變片都組成應(yīng)變電橋，并 經(jīng)過(guò)后續(xù)的外表擴(kuò)大器進(jìn)行擴(kuò)大，再傳輸給處理電路（一般是 A/D 轉(zhuǎn)化和 CPU ）顯現(xiàn)或執(zhí)行組織。 半導(dǎo)體應(yīng)變片是運(yùn)用半導(dǎo)體單晶硅的壓阻效應(yīng)制成的一種活絡(luò)元件。半導(dǎo)體應(yīng)變片需求粘貼在試件上丈量試件應(yīng)變或粘貼在彈性活絡(luò)元件上間接地感觸被測(cè)外力。

運(yùn)用不同構(gòu)形的彈性活絡(luò)元件可丈量 各種物體的應(yīng)力、應(yīng)變、壓力、扭矩、加速度等機(jī)械量。

半導(dǎo)體應(yīng)變片與電阻應(yīng)變片比較，具有活絡(luò)系數(shù)高（約高 50～100倍）、機(jī)械滯后小、體積小、耗電少等利益。 電感式壓力傳感器 電感式壓力傳感器是用電感線圈電感量改動(dòng)來(lái)丈量壓力的外表。 常見(jiàn)的有氣隙式和差動(dòng)變壓器式兩種結(jié)構(gòu)辦法。氣隙式的作業(yè)原理是被測(cè)壓力效果在膜片上使之產(chǎn)生位移，引起差動(dòng)電感線圈的磁路磁阻產(chǎn)生改動(dòng)，這時(shí)膜片距磁心的氣隙一邊增加，另一邊削減，電 感量則一邊削減.另一邊增加，由此構(gòu)成電感差動(dòng)改動(dòng)，經(jīng)過(guò)電感組成的電橋輸出一個(gè)與被測(cè)壓力相對(duì)應(yīng)的交流電壓。具有體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)略等利益，適宜在有振動(dòng)或沖擊的環(huán)境中運(yùn)用。

 差動(dòng)變壓器式的作業(yè)原理是被側(cè)壓力效果在彈簧管_L，使之產(chǎn)生與壓力成正比的位移，一起帶動(dòng)聯(lián)接在彈簧管結(jié)尾的鐵心移動(dòng)，使差動(dòng)變壓器的兩個(gè)對(duì)稱的和反向串接的次級(jí)繞組失去平衡，輸出一個(gè) 與被測(cè)壓力成正比的電壓.也能夠輸出規(guī)范電流信號(hào)與電動(dòng)單元組合外表聯(lián)用構(gòu)成自動(dòng)控制系統(tǒng)。 電容式壓力傳感器 電容式壓力傳感器是運(yùn)用電容活絡(luò)元件將被測(cè)壓力轉(zhuǎn)化成與之成必定聯(lián)絡(luò)的電量輸出的壓力傳感器。特點(diǎn)是，低的輸入力和侏儒能量，高動(dòng)態(tài)照顧，小的天然效應(yīng)，環(huán)境適應(yīng)性好。它一般選用圓形金屬薄膜或鍍金屬薄膜作為電容器的一個(gè)電極，當(dāng)薄膜感觸壓力而變形時(shí)，薄膜與固定電極之間構(gòu)成的電容量產(chǎn)生改動(dòng)，經(jīng)過(guò)丈量電路即可輸出與電壓成必定聯(lián)絡(luò)的電信號(hào)。電容式壓 力傳感器歸于極距改動(dòng)型電容式傳感器，可分為單電容式壓力傳感器和差動(dòng)電容式壓力傳感器。

 單電容式壓力傳感器 它由圓形薄膜與固定電極構(gòu)成。薄膜在壓力的效果下變形，然后改動(dòng)電容器的容量，其活絡(luò)度大致與薄膜的面積和壓力成正比而與薄膜的張力和薄膜到固定電極的間隔成反比。另一種型式的固定電極 取凹形球面狀，膜片為周邊固定的張緊平面，膜片可用塑料鍍金屬層的辦法制成。這種型式適于丈量低壓，并有較高過(guò)載才華。還能夠選用帶活塞動(dòng)極膜片制成丈量高壓的單電容式壓力傳感器。這種 型式可減小膜片的直接受壓面積，以便選用較薄的膜片進(jìn)步活絡(luò)度。它還與各種補(bǔ)償和維護(hù)部以及擴(kuò)大電路全體封裝在一起，以便進(jìn)步抗干擾才華。

這種傳感器適于丈量動(dòng)態(tài)高壓和對(duì)飛行器進(jìn)行遙 測(cè)。單電容式壓力傳感器還有傳聲器式（即話筒式）和聽(tīng)診器式等型式。 差動(dòng)電容式壓力傳感器 它的受壓膜片電極位于兩個(gè)固定電極之間,構(gòu)成兩個(gè)電容器。在壓力的效果下一個(gè)電容器的容量增大而另一個(gè)則相應(yīng)減小，丈量成果由差動(dòng)式電路輸出。它的固定電極是在凹曲的玻璃外表上鍍金屬層 而制成。過(guò)載時(shí)膜片遭到凹面的維護(hù)而不致決裂。差動(dòng)電容式壓力傳感器比單電容式的活絡(luò)度高、線性度好，但加工較困難（特別是難以保證對(duì)稱性），并且不能實(shí)現(xiàn)對(duì)被測(cè)氣體或液體的阻隔，因而 不宜于作業(yè)在有腐蝕性或雜質(zhì)的流體中。 諧振式壓力傳感器 運(yùn)用諧振元件把被測(cè)壓力轉(zhuǎn)化成頻率信號(hào)的壓力傳感器。它是諧振式傳感器的重要運(yùn)用方面，首要有振弦式壓力傳感器、振筒式壓力傳感器、振膜式壓力傳感器和石英晶體諧振式壓力傳感器。 

當(dāng)被測(cè)參量產(chǎn)生改動(dòng)時(shí)，振動(dòng)元件的固有振動(dòng)頻率隨之改動(dòng)，經(jīng)過(guò)相應(yīng)的丈量電路，就可得到與被測(cè)參量成必定聯(lián)絡(luò)的電信號(hào)。其利益是體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊、分辨率高、精度高以及便于數(shù)據(jù) 傳輸、處理和存儲(chǔ)等。 薄膜壓力傳感器 濺射薄膜壓力傳感器也是運(yùn)用電阻應(yīng)變效應(yīng)作業(yè)的，與傳統(tǒng)應(yīng)變式壓力傳感器歸于同一原理。兩者的首要不同制作工藝上。濺射薄膜壓力傳感器延用了丈量壓力的金屬?gòu)椥阅て?，運(yùn)用離子束濺射 和刻蝕工藝，將應(yīng)變電橋直接制作在金屬測(cè)壓膜上，因?yàn)闆](méi)有活動(dòng)部件，抗顫動(dòng)和抗沖擊才華很強(qiáng)，可用于惡劣的環(huán)境。

 藍(lán)寶石壓力傳感器 選用硅-藍(lán)寶石作為半導(dǎo)體活絡(luò)元件，具有的計(jì)量特性。 表壓壓力傳感器和變送器由雙膜片構(gòu)成：鈦合金丈量膜片和鈦合金接納膜片。印刷有異質(zhì)外延性應(yīng)變活絡(luò)電橋電路的藍(lán)寶石薄片，被焊接在鈦合金丈量膜片上。被測(cè)壓力傳送到接納膜片上（接納膜片 與丈量膜片之間用拉桿穩(wěn)固的聯(lián)接在一起）。在壓力的效果下，鈦合金接納膜片產(chǎn)生形變，該形變被硅-藍(lán)寶石活絡(luò)元件感知后，其電橋輸出會(huì)產(chǎn)生改動(dòng)，改動(dòng)的起伏與被測(cè)壓力成正比。 傳感器的電路能夠保證應(yīng)變電橋電路的供電，并將應(yīng)變電橋的失衡信號(hào)轉(zhuǎn)化為一致的電信號(hào)輸出（0-5，4-20mA或0-5V）。

在絕壓壓力傳感器和變送器中，藍(lán)寶石薄片，與陶瓷基極玻璃焊料聯(lián)接在一 起，起到了彈性元件的效果，將被測(cè)壓力轉(zhuǎn)化為應(yīng)變片形變，然后抵達(dá)壓力丈量的目的。 藍(lán)寶石系由單晶體絕緣體元素組成，不會(huì)產(chǎn)生滯后、疲倦和蠕變現(xiàn)象；藍(lán)寶石比硅要穩(wěn)固，硬度更高，不怕形變；藍(lán)寶石有著非常好的彈性和絕緣特性（ 1000 OC 以內(nèi)），因而，運(yùn)用硅 - 藍(lán)寶石制 造的半導(dǎo)體活絡(luò)元件，對(duì)溫度改動(dòng)不活絡(luò)，即便在高溫條件下，也有著很好的作業(yè)特性；藍(lán)寶石的抗輻射特性極強(qiáng)；別的，硅 - 藍(lán)寶石半導(dǎo)體活絡(luò)元件，無(wú) p-n 漂移，因而，從根本上簡(jiǎn)化了制作工 藝，進(jìn)步了重復(fù)性，保證了高成品率。 用硅 - 藍(lán)寶石半導(dǎo)體活絡(luò)元件制作的壓力傳感器和變送器，可在惡劣的作業(yè)條件下正常作業(yè)，并且可靠性高、精度好、溫度誤差極小、性價(jià)比高。 壓力傳感器在工業(yè)運(yùn)用中為廣泛，它一起還面臨著選型優(yōu)化、設(shè)備檢測(cè)、缺點(diǎn)掃除、零點(diǎn)漂移等運(yùn)用的問(wèn)題，咱們將為咱們一一道來(lái)。