壓力傳感器是將壓力轉(zhuǎn)化為電信號輸出的傳感器。 在敘述壓力傳感器的一起，咱們有必要導出壓力變送器的概念。 一般傳感器由兩部分組成，即分別是活絡元件和轉(zhuǎn)化元件。其間活絡元件是指傳感器中能夠直接感觸或照顧被丈量的部分；轉(zhuǎn)化元件是指傳感器中將活絡元件感觸或照顧的被丈量的應變轉(zhuǎn)化成適于傳 輸或丈量的電信號部分。 

因為傳感器的輸出信號一般很微弱，需求將其調(diào)制與擴大。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)目捎眯盘柫恕?而在曾經(jīng)技能相對落后時，所謂的傳感器是指上文中的活絡元件，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的壓力信號轉(zhuǎn)化成對應改動的電阻信號或電容信號的活絡元件，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)絡的規(guī)范電壓信號或電流信號，供外表、PLC、搜集卡等設備直接搜集。 壓力傳感器的分類 壓力傳感器的品種繁復，如電阻應變片壓力傳感器、半導體應變片壓力傳感器、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、耐高溫特性的藍寶石壓力傳感器。但運用為廣泛的是壓阻式壓力傳感 器，它具有極低的價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。 說到壓阻式傳感器，首先得講到它的原理——壓阻效應。 壓阻效應是用來描述資料在遭到機械式應力下所產(chǎn)生的電阻改動。

不同于壓電效應，壓阻效應只產(chǎn)生阻抗改動，并不會產(chǎn)生電荷。 原理圖如上，當壓力改動時，電阻R1,R2,R3,R4產(chǎn)生改動，然后引發(fā)加載在電阻中心的電壓產(chǎn)生改動，這種改動反映出壓力值。 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，和用電子線路檢 測這一改動，并轉(zhuǎn)化輸出一個對應于這一壓力的規(guī)范丈量信號。

 陶瓷壓力傳感器 抗腐蝕的陶瓷壓力傳感器沒有液體的傳遞，壓力直接效果在陶瓷膜片的前外表，使膜片產(chǎn)生細小的形變，厚膜電阻印刷在陶瓷膜片的反面，聯(lián)接成一個惠斯通電橋（閉橋），因為壓敏電阻的壓阻效 應，使電橋產(chǎn)生一個與壓力成正比的高度線性、與鼓勵電壓也成正比的電壓信號，規(guī)范的信號根據(jù)壓力量程的不同標定為2.0 / 3.0 / 3.3 mV/V等，能夠和應變式傳感器相兼容。經(jīng)過激光標定，傳感 用具有很高的溫度安穩(wěn)性和時間安穩(wěn)性，傳感器自帶溫度補償0 ～70℃，并能夠和絕大多數(shù)介質(zhì)直接觸摸。 陶瓷是一種公認的高彈性、抗腐蝕、抗磨損、抗沖擊和振動的資料。

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-40 ～135 ℃，并且具有丈量的高精度、高安穩(wěn)性。電氣絕緣程度 2kV，輸出信號強，長時間安穩(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。壓電效應是某些電介質(zhì)在沿必定方向上遭到外力的效果而變形時，其內(nèi)部會產(chǎn)生極化現(xiàn)象，一起在它的兩個相對外表上呈現(xiàn)正負相反的電荷。當外力去掉后，它 又會康復到不帶電的情況，這種現(xiàn)象稱為正壓電效應。當效果力的方向改動時，電荷的極性也隨之改動。相反，當在電介質(zhì)的極化方向上施加電場，這些電介質(zhì)也會產(chǎn)生變形，電場去掉后，電介質(zhì)的 變形隨之消失，這種現(xiàn)象稱為逆壓電效應。 

壓電式壓力傳感器的品種和類型繁復，按彈性活絡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，由膜片將被測壓力傳遞給壓 電元件，再由壓電元件輸出與被測壓力成必定聯(lián)絡的電信號。這種傳感器的特點是體積小、動態(tài)特性好、耐高溫等。現(xiàn)代丈量技能對傳感器的功用出越來越高的要求。 例如用壓力傳感器丈量制作內(nèi)燃機示功圖，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單晶的居里點高達1210℃，是制作高溫傳感器的理想壓電材 料。 電阻應變式壓力傳感器 將電阻應變片粘貼在彈性元件特定外表上，當力、扭矩、速度、加速度及流量等物理量效果于彈性元件時，會導致元件應力和應變的改動，然后引起電阻應變片電阻的改動。電阻的改動經(jīng)電路處理后 的以電信號的辦法輸出，這便是電阻應變片傳感器的作業(yè)原理。 電阻應變片運用多的是金屬電阻應變片和半導體應變片兩種。

金屬電阻應變片又有絲狀應變片和金屬箔狀應變片兩種。一般是將應變片經(jīng)過特別的粘和劑嚴密的粘合在產(chǎn)生力學應變基體上，當基體受 力產(chǎn)生應力改動時，電阻應變片也一起產(chǎn)生形變，使應變片的阻值產(chǎn)生改動，然后使加在電阻上的電壓產(chǎn)生改動。這種應變片在受力時產(chǎn)生的阻值改動一般較小，一般這種應變片都組成應變電橋，并 經(jīng)過后續(xù)的外表擴大器進行擴大，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。 半導體應變片是運用半導體單晶硅的壓阻效應制成的一種活絡元件。半導體應變片需求粘貼在試件上丈量試件應變或粘貼在彈性活絡元件上間接地感觸被測外力。

運用不同構(gòu)形的彈性活絡元件可丈量 各種物體的應力、應變、壓力、扭矩、加速度等機械量。

半導體應變片與電阻應變片比較，具有活絡系數(shù)高（約高 50～100倍）、機械滯后小、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來丈量壓力的外表。 常見的有氣隙式和差動變壓器式兩種結(jié)構(gòu)辦法。氣隙式的作業(yè)原理是被測壓力效果在膜片上使之產(chǎn)生位移，引起差動電感線圈的磁路磁阻產(chǎn)生改動，這時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)成電感差動改動，經(jīng)過電感組成的電橋輸出一個與被測壓力相對應的交流電壓。具有體積小、結(jié)構(gòu)簡略等利益，適宜在有振動或沖擊的環(huán)境中運用。

 差動變壓器式的作業(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，一起帶動聯(lián)接在彈簧管結(jié)尾的鐵心移動，使差動變壓器的兩個對稱的和反向串接的次級繞組失去平衡，輸出一個 與被測壓力成正比的電壓.也能夠輸出規(guī)范電流信號與電動單元組合外表聯(lián)用構(gòu)成自動控制系統(tǒng)。 電容式壓力傳感器 電容式壓力傳感器是運用電容活絡元件將被測壓力轉(zhuǎn)化成與之成必定聯(lián)絡的電量輸出的壓力傳感器。特點是，低的輸入力和侏儒能量，高動態(tài)照顧，小的天然效應，環(huán)境適應性好。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電極，當薄膜感觸壓力而變形時，薄膜與固定電極之間構(gòu)成的電容量產(chǎn)生改動，經(jīng)過丈量電路即可輸出與電壓成必定聯(lián)絡的電信號。電容式壓 力傳感器歸于極距改動型電容式傳感器，可分為單電容式壓力傳感器和差動電容式壓力傳感器。

 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，然后改動電容器的容量，其活絡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，并有較高過載才華。還能夠選用帶活塞動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步活絡度。它還與各種補償和維護部以及擴大電路全體封裝在一起，以便進步抗干擾才華。

這種傳感器適于丈量動態(tài)高壓和對飛行器進行遙 測。單電容式壓力傳感器還有傳聲器式（即話筒式）和聽診器式等型式。 差動電容式壓力傳感器 它的受壓膜片電極位于兩個固定電極之間,構(gòu)成兩個電容器。在壓力的效果下一個電容器的容量增大而另一個則相應減小，丈量成果由差動式電路輸出。它的固定電極是在凹曲的玻璃外表上鍍金屬層 而制成。過載時膜片遭到凹面的維護而不致決裂。差動電容式壓力傳感器比單電容式的活絡度高、線性度好，但加工較困難（特別是難以保證對稱性），并且不能實現(xiàn)對被測氣體或液體的阻隔，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 運用諧振元件把被測壓力轉(zhuǎn)化成頻率信號的壓力傳感器。它是諧振式傳感器的重要運用方面，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。 

當被測參量產(chǎn)生改動時，振動元件的固有振動頻率隨之改動，經(jīng)過相應的丈量電路，就可得到與被測參量成必定聯(lián)絡的電信號。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、處理和存儲等。 薄膜壓力傳感器 濺射薄膜壓力傳感器也是運用電阻應變效應作業(yè)的，與傳統(tǒng)應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彈性膜片原理，運用離子束濺射 和刻蝕工藝，將應變電橋直接制作在金屬測壓膜上，因為沒有活動部件，抗顫動和抗沖擊才華很強，可用于惡劣的環(huán)境。

 藍寶石壓力傳感器 選用硅-藍寶石作為半導體活絡元件，具有的計量特性。 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)外延性應變活絡電橋電路的藍寶石薄片，被焊接在鈦合金丈量膜片上。被測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-藍寶石活絡元件感知后，其電橋輸出會產(chǎn)生改動，改動的起伏與被測壓力成正比。 傳感器的電路能夠保證應變電橋電路的供電，并將應變電橋的失衡信號轉(zhuǎn)化為一致的電信號輸出（0-5，4-20mA或0-5V）。

在絕壓壓力傳感器和變送器中，藍寶石薄片，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，將被測壓力轉(zhuǎn)化為應變片形變，然后抵達壓力丈量的目的。 藍寶石系由單晶體絕緣體元素組成，不會產(chǎn)生滯后、疲倦和蠕變現(xiàn)象；藍寶石比硅要穩(wěn)固，硬度更高，不怕形變；藍寶石有著非常好的彈性和絕緣特性（ 1000 OC 以內(nèi)），因而，運用硅 - 藍寶石制 造的半導體活絡元件，對溫度改動不活絡，即便在高溫條件下，也有著很好的作業(yè)特性；藍寶石的抗輻射特性極強；別的，硅 - 藍寶石半導體活絡元件，無 p-n 漂移，因而，從根本上簡化了制作工 藝，進步了重復性，保證了高成品率。 用硅 - 藍寶石半導體活絡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、性價比高。 壓力傳感器在工業(yè)運用中為廣泛，它一起還面臨著選型優(yōu)化、設備檢測、缺點掃除、零點漂移等運用的問題，咱們將為咱們一一道來。