基礎(chǔ)知識(shí)之壓力傳感器

壓力傳感器是一種用于測(cè)量物體受到的壓力或壓力變化的裝置。它可以將物體的壓力轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，以便進(jìn)行監(jiān)測(cè)、控制或數(shù)據(jù)采集。它通過測(cè)量壓力引起的力的大小來間接測(cè)量壓力，用于監(jiān)測(cè)和控制壓力的變化。

幾種常見壓力傳感器的外貌：

常用的壓力傳感器有應(yīng)變片壓力傳感器、壓阻式壓力傳感器、擴(kuò)散硅壓力傳感器、藍(lán)寶石壓力傳感器、壓電壓力傳感器。壓力傳感器按用途分類主要是壓力監(jiān)視、壓力測(cè)量和壓力控制及轉(zhuǎn)換成其他量的測(cè)量。按供電方式分為壓阻型和壓電型傳感器，前者是被動(dòng)供電的，需要有外電源。后者是傳感器自身產(chǎn)生電荷，不需要外加電源，根據(jù)不同領(lǐng)域?qū)毫y(cè)量的精度不同分為低精度和高精度的壓力傳感器。 

傳統(tǒng)的壓力傳感器以機(jī)械結(jié)構(gòu)型的器件為主，以彈性元件的形變指示壓力，但這種結(jié)構(gòu)尺寸大、質(zhì)量重，不能提供電學(xué)輸出。隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，半導(dǎo)體壓力傳感器也應(yīng)運(yùn)而生。其特點(diǎn)是體積小、質(zhì)量輕、準(zhǔn)確度高、溫度特性好。特別是隨著技術(shù)的發(fā)展，半導(dǎo)體傳感器向著微型化發(fā)展，而且其功耗小、可靠性高。 

半導(dǎo)體壓電阻型：半導(dǎo)體壓電阻抗擴(kuò)散壓力傳感器是在薄片表面形成半導(dǎo)體變形壓力，通過外力（壓力）使薄片變形而產(chǎn)生壓電阻抗效果，從而使阻抗的變化轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。 

靜電容量型：靜電容量型壓力傳感器，是將玻璃的固定極和硅的可動(dòng)極相對(duì)而形成電容，將通過外力（壓力）使可動(dòng)極變形所產(chǎn)生的靜電容量的變化轉(zhuǎn)換成電氣信號(hào)。 壓力傳感器的工作原理通常是基于電阻、電容、電感或半導(dǎo)體等原理。

壓力傳感器是一種用于測(cè)量壓力的設(shè)備。它通常由一個(gè)彈性元件和一個(gè)傳感器組成。當(dāng)外部施加壓力到傳感器上時(shí)，彈性元件會(huì)發(fā)生形變。這種形變會(huì)導(dǎo)致彈性元件內(nèi)部的電阻、電容、電感等物理量發(fā)生變化。傳感器會(huì)將這種物理量的變化轉(zhuǎn)化為電信號(hào)。常見的轉(zhuǎn)換方式有電阻變化、電容變化、電感變化等。接下來，傳感器將電信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，以便與其他設(shè)備進(jìn)行通信或進(jìn)一步處理。最后，通過分析這些電信號(hào)，我們可以得到外部施加到傳感器上的壓力值。

基本壓力傳感器的調(diào)節(jié)電路: 

對(duì)于現(xiàn)在廣泛的壓力傳感器類型，選擇適合的壓力傳感器將對(duì)整個(gè)工程測(cè)量的準(zhǔn)確性、工程的進(jìn)度，都有重要的影響?，F(xiàn)如今的壓力傳感器的種類眾多。如何根據(jù)具體的測(cè)量目的、測(cè)量對(duì)象以及測(cè)量環(huán)境合理地選用壓力傳感器，是在進(jìn)行某個(gè)量的測(cè)量時(shí)首先要解決的問題。

 1、確認(rèn)壓力傳感器的類型

 (1)機(jī)電式：產(chǎn)品內(nèi)部式機(jī)械結(jié)構(gòu)，經(jīng)過繃簧、杠桿、調(diào)理螺絲、金屬罩殼等以及觸點(diǎn)模塊裝置而成的壓力傳感器，內(nèi)部不含處理電路，且均為輸出量是開關(guān)量的壓力開關(guān)形式。一般均可經(jīng)過螺絲調(diào)理或設(shè)定動(dòng)作的閾值;體積較龐大，但較廉價(jià)，精度較低。

 (2)電子式：壓力傳感器均有陶瓷或金屬的丈量隔離膜片，隔離膜片與被檢測(cè)物質(zhì)直接接觸，作用在膜片表面的壓力使膜片發(fā)生細(xì)小的形變，傳感器內(nèi)部能夠經(jīng)過形變丈量繃簧電阻或電容器原理感知該形變的大小程度，經(jīng)往后級(jí)的機(jī)械、電路(電橋)設(shè)備輸出相應(yīng)開關(guān)動(dòng)作或模擬量信號(hào)。 精度是壓力傳感器的一個(gè)重要的性能指標(biāo)，壓力傳感器的精度是關(guān)系到整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)準(zhǔn)確性的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。壓力傳感器的精度越高，價(jià)格越昂貴，所以，壓力傳感器的精度只要滿足整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)的精度要求就可以，不必選得過高。這樣就可以在滿足同一測(cè)量目的的諸多傳感器中選擇比較便宜和簡(jiǎn)單的傳感器。壓力傳感器在工業(yè)設(shè)備上應(yīng)用非常廣泛，正確合理選用壓力傳感器既可以確保測(cè)量精度，又可以延長(zhǎng)壓力傳感器的使用壽命。下面我們一起來探討如何正確合理選用壓力傳感器。

1. 首先要確認(rèn)是測(cè)量氣壓或液壓還是機(jī)械壓力。
2. 測(cè)量氣壓或液壓應(yīng)選用壓力變送器，壓力變送器測(cè)的是壓強(qiáng)，單位為PSI、KPa或MPa等。壓力變送器一般都有引壓孔（應(yīng)變式的除外），液體或氣體進(jìn)入引壓孔接觸壓力傳感器芯體，從而感受壓力大小變化。
3. 測(cè)量機(jī)械壓力，也可以說是固體壓力。這種就得選應(yīng)變片式的壓力傳感器，也就是常說的測(cè)力傳感器。
4. 根據(jù)實(shí)際壓力選擇合適的量程。如用氣缸、液壓缸、電動(dòng)缸驅(qū)動(dòng)，大致計(jì)算出驅(qū)動(dòng)力的大小，以及可能產(chǎn)生的沖擊力。在精度范圍允許內(nèi)，選大壓力傳感器量程，避免壓力傳感器過載損壞。
5. 根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)使用要求，選用最合理的安裝方式。如需要配合工裝使用，可以選用拉壓型的壓力傳感器，方便安裝工裝，也方便工裝置零。如需測(cè)拉力，也得選用拉壓式的壓力傳感器。如只測(cè)壓力而且無需加裝工裝或壓頭，用純壓式的壓力傳感器即可。
6. 根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)安裝空間大小選用合理的傳感器尺寸。如空間安裝狹小，可選用小尺寸的壓力傳感器，如安裝空間沒有要求，可以選用尺寸較大的傳感器，以確保精度和壓力傳感器的一致性。
7. 根據(jù)測(cè)量誤差要求選擇合適的壓力傳感器，如對(duì)測(cè)量誤差要求高，可選用精度高的傳感器，如S型的傳感器、輪輻式的傳感器也可以是梁式的稱重傳感器，這三種傳感器精度高，重復(fù)性好、一致性也高。
8. 根據(jù)使用環(huán)境選用合適的傳感器。如使用環(huán)境溫度較高，就得選用高溫型的壓力傳感器。

• Sensirion 公司是一家瑞士的傳感器制造商，專注于氣體、液體和濕度傳感技術(shù)。該公司成立于1998年，提供各種傳感器產(chǎn)品和解決方案，廣泛應(yīng)用于醫(yī)療、汽車、工業(yè)自動(dòng)化等領(lǐng)域。該公司在售的壓力傳感器大約30種，其中SDP33系列的傳感器價(jià)格普遍偏高，都在幾百元不等。
• Infineon Technologies是一家德國(guó)的半導(dǎo)體公司，成立于1999年。該公司主要從事半導(dǎo)體和系統(tǒng)解決方案的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售。其產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于汽車電子、工業(yè)自動(dòng)化、通信、能源管理和安全等領(lǐng)域。該公司在售的壓力傳感器大約60種，其價(jià)格在20~70不等。
• TE Connectivity Sensor Solutions是一家全球領(lǐng)先的感應(yīng)器制造商。他們專注于開發(fā)和生產(chǎn)各種類型的傳感器，包括溫度傳感器、壓力傳感器、流量傳感器、濕度傳感器等。這些傳感器在許多不同的行業(yè)中得到廣泛應(yīng)用，如汽車制造、消費(fèi)電子、醫(yī)療設(shè)備和能源管理等。

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