基礎(chǔ)知識之壓力傳感器

壓力傳感器是一種用于測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，以便進(jìn)行監(jiān)測、控制或數(shù)據(jù)采集。它通過測量壓力引起的力的大小來間接測量壓力，用于監(jiān)測和控制壓力的變化。

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、壓力測量和壓力控制及轉(zhuǎn)換成其他量的測量。按供電方式分為壓阻型和壓電型傳感器，前者是被動供電的，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)運而生。其特點是體積小、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。 

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極相對而形成電容，將通過外力（壓力）使可動極變形所產(chǎn)生的靜電容量的變化轉(zhuǎn)換成電氣信號。 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量壓力的設(shè)備。它通常由一個彈性元件和一個傳感器組成。當(dāng)外部施加壓力到傳感器上時，彈性元件會發(fā)生形變。這種形變會導(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。傳感器會將這種物理量的變化轉(zhuǎn)化為電信號。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，傳感器將電信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，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，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整個工程測量的準(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)具體的測量目的、測量對象以及測量環(huán)境合理地選用壓力傳感器，是在進(jìn)行某個量的測量時首先要解決的問題。

 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)定動作的閾值;體積較龐大，但較廉價，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)往后級的機(jī)械、電路(電橋)設(shè)備輸出相應(yīng)開關(guān)動作或模擬量信號。 精度是壓力傳感器的一個重要的性能指標(biāo)，壓力傳感器的精度是關(guān)系到整個測量系統(tǒng)準(zhǔn)確性的一個重要環(huán)節(jié)。壓力傳感器的精度越高，價格越昂貴，所以，壓力傳感器的精度只要滿足整個測量系統(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量目的的諸多傳感器中選擇比較便宜和簡單的傳感器。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量精度，又可以延長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)是測量氣壓或液壓還是機(jī)械壓力。
2. 測量氣壓或液壓應(yīng)選用壓力變送器，壓力變送器測的是壓強(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，也就是常說的測力傳感器。
4. 根據(jù)實際壓力選擇合適的量程。如用氣缸、液壓缸、電動缸驅(qū)動，大致計算出驅(qū)動力的大小，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。如需測拉力，也得選用拉壓式的壓力傳感器。如只測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)測量誤差要求選擇合適的壓力傳感器，如對測量誤差要求高，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系列的傳感器價格普遍偏高，都在幾百元不等。
• Infineon Technologies是一家德國的半導(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、消費電子、醫(yī)療設(shè)備和能源管理等。

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