基础知识之压力传感器

  是一种用于测量物体受到的压力或压力变化的装置。它可以将物体的压力转化为电信号，以便进行监测、控制或数据采集。它通过测压引起的力的大小来间接测压，用于监测和控制压力的变化。

  常用的压力传感器有应变片压力传感器、压阻式压力传感器、扩散硅压力传感器、蓝宝石压力传感器、压电压力传感器。压力传感器按用途分类主要是压力监视、压力测量和压力控制及转换成其他量的测量。按供电方式分为压阻型和压电型传感器，前者是被动供电的，需要有外电源。后者是传感器自身产生电荷，不需要外加电源，根据不相同的领域对压力测量的精度不同分为低精度和高精度的压力传感器。

  传统的压力传感器以机械结构型的器件为主，以弹性元件的形变指示压力，但这种结构尺寸大、质量重，不能提供电学输出。随着半导体技术的发展，半导体压力传感器也应运而生。其特点是体积小、质量轻、准确度高、温度特性好。特别是随技术的发展，半导体传感器向着微型化发展，而且其功耗小、可靠性高。

  半导体压电阻型：半导体压电阻抗扩散压力传感器是在薄片表明产生半导体变形压力，通过外力（压力）使薄片变形而产生压电阻抗效果，从而使阻抗的变化转换成电信号。

  静电容量型：静电容量型压力传感器，是将玻璃的固定极和硅的可动极相对而形成电容，将通过外力（压力）使可动极变形所产生的静电容量的变化转换成电气信号。 压力传感器的工作原理通常是基于电阻、电容、电感或半导体等原理。

  压力传感器是一种用于测压的设备。它通常由一个弹性元件和一个传感器组成。当外部施加压力到传感器上时，弹性元件会发生形变。这种形变会导致弹性元件内部的电阻、电容、电感等物理量发生明显的变化。传感器会将这种物理量的变化转化为电信号。常见的转换方式有电阻变化、电容变化、电感变化等。接下来，传感器将电信号转化为数字信号，以便与别的设备进行通信或进一步处理。最后，通过一系列分析这些电信号，我们大家可以得到外部施加到传感器上的压力值。

  对于现在广泛的压力传感器类型，选择比较适合的压力传感器将对整个工程测量的准确性、工程的进度，都有重要的影响。现如今的压力传感器的种类众多。如何根据具体的测量目的、测量对象以及测量环境合理地选用压力传感器，是在进行某个量的测量时首先要解决的问题。

  (1)机电式：产品内部式机械结构，经过绷簧、杠杆、调理螺丝、金属罩壳等以及触点模块装置而成的压力传感器，内部不含处理电路，且均为输出量是开关量的压力开关形式。一般均可经过螺丝调理或设定动作的阈值;体积较庞大，但较廉价，精度较低。

  (2)电子式：压力传感器均有陶瓷或金属的丈量隔离膜片，隔离膜片与被检测物质非间接接触，作用在膜片表面的压力使膜片发生细小的形变，传感器内部可以通过形变丈量绷簧电阻或电容器原理感知该形变的大小程度，经往后级的机械、电路(电桥)设备输出相应开关动作或模拟量信号。 精度是压力传感器的一个重要的性能指标，压力传感器的精度是关系到整个测量系统准确性的一个重要环节。压力传感器的精度越高，价格越昂贵，所以，压力传感器的精度只要满足整个测量系统的精度要求就可以，不必选得过高。这样就可以在满足同一测量目的的诸多传感器中选择比较便宜和简单的传感器。压力传感器在工业设施上应用十分普遍，正确合理选用压力传感器既能保证测量精度，又能延续压力传感器的常规使用的寿命。下面我们大家一起来探讨如何正确合理选用压力传感器。

  测量气压或液压应选用压力变送器，压力变送器测的是压强，单位为PSI、KPa或MPa等。压力变送器一般都有引压孔（应变式的除外），液体或气体进入引压孔接触压力传感器芯体，从而感受压力大小变化。

  测量机械压力，也能说是固体压力。这种就得选应变片式的压力传感器，也就是常说的测力传感器。

  根据实际压力选择正真适合的量程。如用气缸、液压缸、电动缸驱动，大致计算出驱动力的大小，以及可能会产生的冲击力。在精度范围允许内，选大压力传感器量程，避免压力传感器过载损坏。

  根据现场使用上的要求，选用最合理的安装方法。如需要配合工装使用，能选用拉压型的压力传感器，方便安装工装，也方便工装置零。如需测拉力，也得选用拉压式的压力传感器。如只测压力而且无需加装工装或压头，用纯压式的压力传感器即可。

  根据现场安装空间大小选用合理的传感器尺寸。如空间安装狭小，可选用小尺寸的压力传感器，如安装空间没有要求，能选用尺寸较大的传感器，以确保精度和压力传感器的一致性。

  根据测量误差要求选择正真适合的压力传感器，如对测量误差要求高，可选用精度高的传感器，如S型的传感器、轮辐式的传感器也可以是梁式的称重传感器，这三种传感器精度高，重复性好、一致性也高。

  根据使用环境选用合适的传感器。如使用环境和温度较高，就得选用高温型的压力传感器。

  Sensirion公司是一家瑞士的传感器制造商，专注于气体、液体和湿度传感技术。该企业成立于1998年，提供各种传感器产品和解决方案，大范围的应用于医疗、汽车、工业自动化等领域。该公司在售的压力传感器大约30种，其中SDP33系列的传感器价格普遍偏高，都在几百元不等。

  Infineon Technologies是一家德国的半导体公司，成立于1999年。该企业主要从事半导体和系统解决方案的研发、生产和销售。其产品大范围的应用于汽车电子、工业自动化、通信、能源管理和安全等领域。该公司在售的压力传感器大约60种，其价格在20~70不等。

  TE Connectivity Sensor Solutions是一家全球领先的感应器制造商。他们专注于开发和生产很多类型的传感器，包括温度传感器、压力传感器、流量传感器、湿度传感器等。这些传感器在许多不同的行业中得到普遍应用，如汽车制造、消费电子、医疗设施和能源管理等。

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