1、壓力傳感器是什么

今天，邊肖汽車將向朋友們簡單介紹一些?；旧?，我們都知道汽車是由許多零件組裝而成的。邊肖汽車今天需要向朋友們介紹的是汽車的傳感器。關(guān)鍵是給朋友簡單介紹一下壓力傳感器。什么是壓力傳感器？邊肖汽車今天將和朋友們一起學(xué)習(xí)，我們將一起進(jìn)步。

壓力傳感器原理簡介:簡介

壓力傳感器是一種能夠感知壓力信號，并根據(jù)必要的規(guī)律將壓力信號轉(zhuǎn)換成可用的輸出電信號的裝置或設(shè)備。通常，壓力傳感器由壓敏元件和信號處理單元組成。根據(jù)不同的測試壓力類型，壓力傳感器可以包括表壓傳感器、差壓傳感器和絕對壓力傳感器。——摘自JJG860-2015壓力傳感器是工業(yè)實踐中最常用的傳感器，廣泛應(yīng)用于各類工業(yè)自動控制環(huán)境，涉及水利水電、鐵路出行、智能建筑、生產(chǎn)自動控制、航空空航空航天、軍工、石油化工、油井、電力、船舶、機(jī)床、管道等眾多行業(yè)。這里簡單介紹一下常用傳感器的原理和應(yīng)用。還有一個醫(yī)用壓力傳感器。

壓力傳感器原理簡介:簡介

重型壓力傳感器是傳感器之一，但我們很少聽說這種壓力傳感器。它通常用于旅行運輸應(yīng)用中，通過監(jiān)控關(guān)鍵系統(tǒng)(如氣動、輕型液壓、制動壓力、發(fā)動機(jī)油壓、傳動裝置和卡車/拖車空氣制動器)的壓力、液壓力、流速和液位來保持重型設(shè)備的性能。重型壓力傳感器是一種具有外殼、金屬壓力接口和高電平信號輸出的壓力測量裝置。很多傳感器都配有圓形金屬或塑料外殼，外觀為圓柱形，一端有壓力接口，另一端有電纜或連接器。這種重型壓力傳感器常用于極端溫度和電磁干擾環(huán)境。工業(yè)旅行和運輸領(lǐng)域的客戶可以通過使用調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的壓力傳感器來測量和監(jiān)控防凍液或潤滑油等流體的壓力。同時，還可以立即檢查壓力尖峰的反饋，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)堵塞等問題，然后立即找到解決方案。重型壓力傳感器一直在發(fā)展，因此它們可以用于更復(fù)雜的調(diào)節(jié)系統(tǒng)。設(shè)計工程師必須提高傳感器的精度，同時降低實際應(yīng)用的成本。

2、你認(rèn)為什么是壓力傳感器？

1.概念

壓力傳感器(Pressure Transducer)是能感受壓力信號，并能按照一定的規(guī)律將壓力信號轉(zhuǎn)換成可用的輸出的電信號的器件或裝置。

壓力傳感器通常由壓力敏感元件和信號處理單元組成。按不同的測試壓力類型，壓力傳感器可分為表壓傳感器、差壓傳感器和絕壓傳感器。

2.分類

V壓力傳感器的類型及其原理5.1應(yīng)變計壓力傳感器

2.1.1應(yīng)變計壓力傳感器的定義和組成

應(yīng)變式壓力傳感器是通過測量各種彈性元件的應(yīng)變來間接測量壓力的傳感器。根據(jù)材料的不同，應(yīng)變元件可分為兩類：金屬和半導(dǎo)體。應(yīng)變元件的工作原理基于導(dǎo)體和半導(dǎo)體的“應(yīng)變效應(yīng)”，即當(dāng)導(dǎo)體和半導(dǎo)體材料發(fā)生機(jī)械變形時，電阻值將發(fā)生變化。

2.1.2應(yīng)變計壓力傳感器的工作原理

當(dāng)金屬線受到外力時，其長度和橫截面積會發(fā)生變化，其電阻值也會發(fā)生變化。如果金屬線被外力拉長，其長度將增加，而橫截面積將減小，電阻值將增加。大的當(dāng)金屬線被外力壓縮時，長度減小，橫截面增大，電阻值減小。只要測量電阻兩端電壓的變化，就可以得到應(yīng)變導(dǎo)線的應(yīng)變。

2.2壓阻式壓力傳感器

2.2.1壓阻式壓力傳感器的定義

壓阻式壓力傳感器是指利用單晶硅材料的壓阻效應(yīng)和集成電路技術(shù)制成的傳感器。單晶硅材料受力后，電阻率發(fā)生變化，通過測量電路可以獲得與力的變化成比例的電信號輸出。它也被稱為擴(kuò)散硅壓阻式壓力傳感器。它不同于粘著應(yīng)變計，粘著應(yīng)變計需要通過彈性敏感元件間接感應(yīng)外力，但通過硅膜片直接感應(yīng)測量壓力。

2.2.2壓阻式壓力傳感器的原理壓阻效應(yīng)

壓阻式壓力傳感器主要基于壓阻效應(yīng)。壓阻效應(yīng)用于描述材料在機(jī)械應(yīng)力下的電阻變化。與壓電效應(yīng)不同，壓阻效應(yīng)只產(chǎn)生阻抗變化，不產(chǎn)生電荷。

大多數(shù)金屬材料和半導(dǎo)體材料都具有壓阻效應(yīng)。其中，半導(dǎo)體材料的壓阻效應(yīng)遠(yuǎn)大于金屬材料的壓阻效應(yīng)。由于硅是當(dāng)今集成電路的主要原材料，硅壓阻元件的應(yīng)用變得非常有意義。硅的電阻變化不僅來自于與應(yīng)力相關(guān)的幾何變形，還來自于材料本身與應(yīng)力相關(guān)的電阻，這使其度因子比金屬大數(shù)百倍。

N型硅的電阻變化主要是由于其三個導(dǎo)帶谷對的位移導(dǎo)致載流子在不同遷移率的導(dǎo)帶谷之間重新分布，從而導(dǎo)致電子的遷移率在不同的流動方向上發(fā)生變化。第二個原因是由于導(dǎo)帶谷形狀的變化導(dǎo)致的無效質(zhì)量的變化。在P型硅中，這種現(xiàn)象變得更加復(fù)雜，并導(dǎo)致等效質(zhì)量變化和空穴轉(zhuǎn)換。

壓阻式壓力傳感器通常通過導(dǎo)線連接到惠斯通電橋。正常情況下，敏感芯沒有外部壓力，電橋處于平衡狀態(tài)(稱為零位)。當(dāng)傳感器壓力改變時，芯片電阻改變，電橋?qū)⑹テ胶狻Ｈ绻螂姌蛱砑雍愣娏骰螂妷弘娫?，電橋?qū)⑤敵雠c壓力相對應(yīng)的電壓信號，從而將傳感器的電阻變化轉(zhuǎn)換為電橋輸出的壓力信號。電橋檢測電阻值的變化，經(jīng)過放大后，通過電壓和電流的轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電流信號，由非線性校正回路進(jìn)行補(bǔ)償，即輸入電壓與4～20mA標(biāo)準(zhǔn)輸出信號的關(guān)系為線性對應(yīng)。

為了減小溫度變化對鐵芯電阻值的影響，提高測量精度，壓力傳感器采用溫度補(bǔ)償措施，保持高水平的零漂、靈敏度、線性、穩(wěn)定性等技術(shù)指標(biāo)。

2.3電容式壓力傳感器

2.3.1電容式壓力傳感器的定義和原理

電容式壓力傳感器是一種壓力傳感器，它使用電容作為敏感元件，將測量的壓力轉(zhuǎn)換為電容值的變化。這種類型的壓力傳感器通常使用圓形金屬膜或金屬鍍膜作為電容器的電極。當(dāng)薄膜因壓力而變形時，薄膜與固定電極之間形成的電容發(fā)生變化。具有某種關(guān)系的電信號。

2.3.2電容式壓力傳感器的分類

電容式壓力傳感器是具有可變極距的電容式傳感器，可分為單電容式壓力傳感器和差動電容式壓力傳感器。

(1) 單容式壓力傳感器

它由一個圓形薄膜和一個固定電極組成。膜在壓力的影響下變形，從而改變電容器的容量。其靈敏度大致與膜面積和壓力成正比，與膜張力和膜到固定電極的距離成反比。

另一種固定電極為凹球面，膜片為固定在周邊的張力面。膜片可以通過鍍一層塑料金屬層制成。這種類型適用于測量低電壓，并具有高過載能力。測量高壓的單電容壓力傳感器也可以由帶有活塞的動極膜片制成。這種類型可以減少發(fā)動機(jī)的直接壓縮面積膜片，以便使用更薄的膜片來提高靈敏度。它還封裝了各種補(bǔ)償和保護(hù)部件以及放大電路，以提高抗干擾能力。這種傳感器適用于測量飛機(jī)的動態(tài)高壓和遙測。單電容壓力傳感器也有傳聲器型(即傳聲器型)和聽診器型。

(2) 差動電容式壓力傳感器

差動電容式壓力傳感器的承壓膜片電極位于兩個固定電極之間，形成兩個電容器。在壓力的作用下，一個電容器的容量增大，另一個電容器的容量相應(yīng)減小。測量結(jié)果由差動電路輸出。它的固定電極是在凹曲面玻璃表面鍍上一層金屬。過載時，膜片受凹面保護(hù)，不會斷裂。

差動電容式壓力傳感器比單一電容式壓力傳感器具有更高的靈敏度和更好的線性度，但其加工難度更大(尤其難以確保對稱性)，且無法實現(xiàn)被測氣體或液體的隔離，因此不適合在腐蝕性或雜質(zhì)流體中工作。

2.4壓電式壓力傳感器

壓電式壓力傳感器主要基于壓電效應(yīng)(壓電效應(yīng))，它利用電氣元件和其他機(jī)械將要測量的壓力轉(zhuǎn)換為電能，然后執(zhí)行相關(guān)的測量工作。精密儀器，如許多壓力變送器和壓力傳感器。

壓電效應(yīng)可分為正壓電效應(yīng)和逆壓電效應(yīng)。

(1) 正外電效應(yīng)

當(dāng)晶體在固定方向上受到外力時，內(nèi)部會發(fā)生電極化現(xiàn)象，并在某些兩個表面上產(chǎn)生與符號相反的電荷;當(dāng)外力被消除時，晶體恢復(fù)到不帶電狀態(tài);當(dāng)它改變時，電荷的極性也隨之改變;晶體力產(chǎn)生的電荷量與外力的大小成正比。大多數(shù)壓電傳感器都是利用正壓電效應(yīng)制成的。

(2) 逆表電效應(yīng)

逆壓電效應(yīng)是指向晶體施加交變電場以引起晶體機(jī)械變形的現(xiàn)象，也稱為電致伸縮效應(yīng)。具有逆壓電效應(yīng)的換能器可用于電聲和超聲工程。壓電變形有五種基本形式：厚度變形、長度變形、體積變形、厚度剪切和平面剪切。壓電晶體是各向異性的，并非所有的晶體都能在這五種狀態(tài)下產(chǎn)生壓電效應(yīng)。例如，石英晶體沒有體積變形的壓電效應(yīng)，但具有厚度變形和長度變形的良好壓電效應(yīng)。

2.5感應(yīng)式壓力傳感器

電磁式壓力傳感器是利用電磁原理的各種傳感器的總稱，主要包括電感式壓力傳感器、霍爾式壓力傳感器、渦流式壓力傳感器等。

感應(yīng)式壓力傳感器的工作原理是由于不同的磁性材料和磁導(dǎo)率。當(dāng)壓力作用在膜片上時，氣隙的大小會發(fā)生變化。氣隙的變化影響線圈電感的變化。輸出相應(yīng)的信號，從而達(dá)到測量壓力的目的。這種壓力傳感器根據(jù)磁路的變化可分為兩種類型：可變磁阻和可變磁導(dǎo)率。

(1) 可變磁阻壓力傳感器的主要部件是鐵芯和膜片。它們之間的氣隙形成磁路。當(dāng)有壓力時，氣隙的大小發(fā)生變化，即磁阻發(fā)生變化。如果在鐵芯線圈上施加一定的電壓，電流將隨著氣隙的變化而變化，從而測量壓力。

(2) 在高磁通密度的情況下，鐵磁材料的磁導(dǎo)率是不穩(wěn)定的。在這種情況下，可使用可變滲透率壓力傳感器進(jìn)行測量?？勺兇艑?dǎo)率壓力傳感器用可移動的磁性元件代替鐵芯。壓力的變化引起磁性元件的移動，磁導(dǎo)率變化，從而獲得壓力值。

2.6霍爾壓力傳感器

霍爾壓力傳感器是基于某些半導(dǎo)體材料的霍爾效應(yīng)制成的?；魻栃?yīng)是指當(dāng)固體導(dǎo)體置于磁場中且電流通過時，導(dǎo)體中的載流子被洛倫茲力偏壓到一側(cè)，然后產(chǎn)生電壓(霍爾電壓)的現(xiàn)象。電壓產(chǎn)生的電場力將平衡洛倫茲力。通過霍爾電壓的極性，可以確定導(dǎo)體內(nèi)的電流是由帶負(fù)電粒子(自由電子)的運動引起的。

在導(dǎo)體上施加垂直于電流方向的磁場，會使導(dǎo)線中的電子被洛倫茲力聚集，從而在電子集中的方向上產(chǎn)生電場。這個電場將使隨后的電子被電平衡。磁場產(chǎn)生的洛倫茲力使隨后的電子平穩(wěn)通過而不漂移。這就是所謂的霍爾效應(yīng)。產(chǎn)生的內(nèi)置電壓稱為霍爾電壓。

2.7渦流壓力傳感器

壓力傳感器基于DDY電流效應(yīng)。渦流效應(yīng)是由移動磁場與金屬導(dǎo)體的交叉或移動金屬導(dǎo)體與磁場的垂直交叉引起的。簡而言之，它是由電磁感應(yīng)效應(yīng)引起的。此動作產(chǎn)生在導(dǎo)體中循環(huán)的電流。

渦流特性使渦流檢測具有零頻率響應(yīng)等特性，因此渦流壓力傳感器可用于靜力檢測

2.8諧振式壓力傳感器

諧振壓力傳感器是一種壓力傳感器，它使用諧振元件將測量的壓力轉(zhuǎn)換為頻率信號。諧振式壓力傳感器的重要應(yīng)用有振弦式壓力傳感器、振筒式壓力傳感器、膜片式壓力傳感器和石英晶體諧振式壓力傳感器。

當(dāng)被測參數(shù)改變時，振動元件的固有振動頻率也隨之改變。通過相應(yīng)的測量電路，可以得到與被測參數(shù)有一定關(guān)系的電信號。

3、關(guān)于壓力傳感器的一個問題

3.1問題：哪個傳感器測量相對于完美真空的壓力?

a) 絕對壓力傳感器

b) 表壓傳感器

c) 真空壓力傳感器

d) 壓差傳感器

3.2回答

答案：a)絕對壓力傳感器

說明：壓力傳感器可根據(jù)其測量的壓力范圍、工作溫度范圍以及最重要的測量壓力類型進(jìn)行分類。絕對壓力傳感器是測量相對于完美真空的壓力的傳感器。

4.常見問題

1壓力傳感器的原理是什么?

壓力傳感器有一個恒定面積的傳感元件，并對流體壓力施加在該區(qū)域的力作出響應(yīng)。施加的力將使壓力傳感器內(nèi)的隔膜偏轉(zhuǎn)。測量內(nèi)隔膜的偏轉(zhuǎn)并將其轉(zhuǎn)換為電輸出。

2你說的壓力傳感器是什么意思?

壓力傳感器是能夠測量氣體或液體中壓力的裝置或儀器。壓力傳感器由一個可以確定施加壓力的壓力敏感元件和將信息轉(zhuǎn)換為輸出信號的部件組成。

3壓力傳感器是模擬的還是數(shù)字的?

壓力傳感器將產(chǎn)生與施加壓力成比例的模擬輸出信號。這些壓力傳感器用于不同類型的應(yīng)用，例如用于產(chǎn)生電荷的壓電板或壓電傳感器。

4壓力傳感器應(yīng)該用在哪里?

壓力傳感器廣泛應(yīng)用于汽車、醫(yī)療、工業(yè)、消費品和建筑等領(lǐng)域，其可靠運行依賴于準(zhǔn)確、穩(wěn)定的壓力測量。

5靜壓傳感器是如何工作的?

靜壓傳感器是一種壓差傳感器，用于監(jiān)測建筑物內(nèi)外壓差。在通風(fēng)系統(tǒng)中，靜壓是指當(dāng)排氣扇打開時，建筑物內(nèi)的空氣相對于外部空氣壓力所施加的壓力。

6壓力傳感器檢測到什么?

壓力傳感器是一種電子裝置，它檢測、調(diào)節(jié)或監(jiān)測壓力，并將感知到的物理數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為電子信號。

7壓力傳感器的缺點是什么?

電容式壓力傳感器的缺點包括對較低的靜電放電(ESD)電壓敏感，并且由于制造量較小而成本較高。

8壓力開關(guān)和壓力傳感器有什么區(qū)別?

壓力開關(guān)用于系統(tǒng)中，以確保機(jī)器及其操作員的安全，而傳感器只是將壓力讀數(shù)中繼到遠(yuǎn)程位置。

9壓力傳感器的穩(wěn)定性如何?

壓力傳感器的長期穩(wěn)定性由傳感器校準(zhǔn)間隔期間零點和量程值的最大可接受變化來定義。簡言之，對于一個被認(rèn)為是穩(wěn)定的傳感器，它應(yīng)該在校準(zhǔn)間隔內(nèi)保持其測量值的極低漂移。

10如何使用壓力傳感器?

壓力將導(dǎo)致膜片偏轉(zhuǎn)，使膜片另一側(cè)的惠斯通電橋產(chǎn)生應(yīng)力，并產(chǎn)生mV/V輸出。然后，該毫伏信號被能夠接收毫伏信號的設(shè)備讀取，或者被讀入放大器或信號調(diào)節(jié)器以進(jìn)行進(jìn)一步的信號處理。

3、壓力傳感器原理是什么

壓力傳感器是一種用于測量壓力的傳感器，它可以將壓力變化轉(zhuǎn)換為電信號，以便進(jìn)行進(jìn)一步的處理。壓力傳感器的原理是：當(dāng)壓力作用于傳感器上時，傳感器內(nèi)部的某種物理變化會導(dǎo)致傳感器內(nèi)部的電阻發(fā)生變化，從而產(chǎn)生一個電信號，這個電信號可以用來表示壓力的大小。

4、什么是壓力傳感器？什么是壓力表？它們有聯(lián)系嗎？

壓力傳感器是將氣體或（液體固體）的擠壓力轉(zhuǎn)換并傳遞的一種儀器如鍋爐壓力傳感器，空調(diào)壓縮機(jī)傳感器，汽車機(jī)油壓力傳感器等壓力表是壓力的指示儀器一般都要與傳感器配合使用，將壓力的大小表示出來。

壓力傳感器是將壓力轉(zhuǎn)換為電信號輸出的傳感器。通常把壓力測量儀表中的電測式儀表稱為壓力傳感器。壓力傳感器一般由彈性敏感元件和位移敏感元件(或應(yīng)變計)組成。彈性敏感元件的作用是使被測壓力作用于某個面積上并轉(zhuǎn)換為位移或應(yīng)變，然后由位移敏感元件或應(yīng)變計轉(zhuǎn)換為與壓力成一定關(guān)系的電信號。有時把這兩種元件的功能集于一體，如壓阻式傳感器中的固態(tài)壓力傳感器。

壓力是生產(chǎn)過程和航天、航空、國防工業(yè)中的重要過程參數(shù)，不僅需要對它進(jìn)行快速動態(tài)測量，而且還要將測量結(jié)果作數(shù)字化顯示和記錄。大型煉油廠、化工廠、發(fā)電廠和鋼鐵廠等的自動化還需要將壓力參數(shù)遠(yuǎn)距離傳送，并要求把壓力和其他參數(shù)，如溫度、流量、粘度等一起轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號送入計算機(jī)。因此壓力傳感器是極受重視和發(fā)展迅速的一種傳感器。

壓力傳感器的發(fā)展趨勢是進(jìn)一步提高動態(tài)響應(yīng)速度、精度和可靠性以及實現(xiàn)數(shù)字化和智能化等。

常用壓力傳感器有電容式壓力傳感器、變磁阻式壓力傳感器、霍耳式壓力傳感器、光纖式壓力傳感器、諧振式壓力傳感器等。

壓力傳感器是檢測壓力，并將壓力信號轉(zhuǎn)換為電信號并成線性輸出的裝置。壓力傳感器可分為機(jī)械壓力傳感器和氣壓(液壓)傳感器。

機(jī)械壓力傳感器也就是測力傳感器，單位通常為N、KN、KGf等等。

滄正機(jī)械壓力傳感器為電阻應(yīng)變片式，主要由彈性體、電阻應(yīng)變片、測量電路和傳輸電纜4部分組成。

應(yīng)變片式壓力傳感器測量原理：當(dāng)壓力傳感器彈性體在外力的作用下產(chǎn)生形變，附著于彈性體上的電阻應(yīng)變片隨即彎曲，電阻應(yīng)變片阻值發(fā)生變化，再經(jīng)測量電路將阻值變化轉(zhuǎn)換為電信號(一般為毫伏信號)。

彈性體：彈性體即壓力傳感器外殼，主要材質(zhì)有鋁合金、合金鋼、不銹鋼。

電阻應(yīng)變片：電阻應(yīng)變片壓力是傳感器最重要的組成部分，常用的應(yīng)變片基材采用高分子薄膜材料，應(yīng)變材質(zhì)通常為高純度康銅 。電阻應(yīng)變片通過脫水粘貼在彈性體上，彈性體受力形變，應(yīng)變片隨即跟著形變，從而改變電阻值。

測量電路：通過惠斯登電橋把電阻應(yīng)變片的電阻變化轉(zhuǎn)變?yōu)楹练盘栞敵觥?/span>

傳輸電纜：4芯屏蔽電纜，滄正壓力傳感器為紅黑綠白四線，紅：電源+，黑：電源-;綠：信號+，白：信號-。