压阻压力传感器（压阻压力传感器原理及应用）

本文目录一览：

• 1、压力传感器有哪些
• 2、压力传感器怎么使用，怎么设置，功能怎样？
• 3、压阻式传感器

压力传感器有哪些

压力传感器有哪些

压力传感器有哪些，很多的设备包括一些大型的器械都是由多个传感器组装而成的，不同的传感器的作用也是不一样的，传感器的种类有非常的多种多样啊，那么压力传感器有哪些呢？

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常见的压力传感器有四种：

1、应变式压力传感器

应变式压力传感器主要通过测量弹性元件应变来测量压力的传感器。根据制作材料的不同，应变元件分金属及半导体。当导体与半导体材料出现机械变形时，其电阻值会发生变化。

2、压阻式压力传感器

压阻压力传感器是采用单晶硅材料的压阻效应及集成电路制作而成的传感器。单晶硅材料受到力的作用，电阻率会出现变化，此时通过测量电路，正比于力变化的电信号就会输出。和粘贴式应变计有所不同，主要通过硅膜片感受被测压力的。

3、电容式压力传感器

电容式压力传感器主要采用电容，将被测压力转成电容值改变的压力传感器。电容器的电极选择圆形金属薄膜或镀金属薄膜，当薄膜感受压力出现变形，此时电容量发生变化，形成电信号。

4、压电式压力传感器

压电式压力传感器采用压电效应，用电气元件和其他机械将压力转换成为电量，再进行相关测量工作的仪器。

二、压力传感器的注意事项

1、在选择安装区域时要根据环境做出保护措施，可以提高设备的寿命。在选择区域时尽可能避开腐蚀及高温的区域，因为环境对设备产生的损害是比较大的，压力传感器的位置选择温差较小的区域。

2、设备所处的环境中有的介质会有较高温度的话，可以装冷凝器作保护，起到降温保护的作用，降低天气对设备的影响。

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1.光纤压力传感器

光纤压力传感器是一种以光为载体，光纤为介质，通过传巧激携感器感知和传输外部信号信息的传感技术，当外部信号是压力时，它被称为光纤压力传感器。

可测量温度、压力、电压、液位、液体浓度、成分等。此外，还可形成光纤分布式压力传感器。该传感器精度高，频率宽，与机械和电气传感器相比具有明显的优点。

2.电容式真空压力传感器

电容式压力传感器使用电容敏感的原件将测量到的压力转换为输出电信号的精密测量仪器。它采用镀金属膜或圆形金属膜作为电容器的电极之一

当膜受到外界压力时，会发生变形，膜与电极之间产生的电容也会发生变化。测量电路可以输出与电压有关的电信号，分为单电容式压力传感器和差动电容式压力传感器。

3.耐高温压力传感器

当压力作用于传感器的膜片时，膜片会产生与介质压力成比例的微位移，从而使传感器的电阻发生变化或电子电路检测发生变化，转换后的输出形成与该压力对应的信号信息。

膜片的尺寸、厚度、电极间距等器件参数将有效地提高传感器的灵敏度和线性范围，在各种工业自动化环境、水利水电、智能建筑、石油化工、油井、电力、船舶、炉窑等多个行业进行试验。

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陶瓷压力传感器

陶瓷压力传感器基于压阻效应，压力直接作用在陶瓷膜片的前表面，使膜片产生微小的形变，厚膜电阻印刷在陶瓷膜片的背面，连接成一个惠斯通电桥。

由于压敏电阻的压阻效应，使电桥产生一个与压力成正比的高度线性、与激励电压也成正比的电压信号，标准的信号根据压力量程的.不同标定为2.0/3.0/3.3mV/V等，可以和应变式传感器相兼容。

蓝宝石压力传感器

蓝宝石压力传感器利用应变电阻式工作原理，采用硅-蓝宝石作为半导体敏感元件，具有较为突出的计量特性。利用硅-蓝宝石制造的半导体敏感元件，对温度变化不敏感，即使在高温条件下，也有铅启着较佳的工作特性;蓝宝石的抗辐射特性极强;另外，硅-蓝宝石半导体敏感元件，无p-n漂移。

进气压力传感器

进气压力传感器检测的是节、气门后方的进气歧管的绝对压力，它根据发动机转速和负荷的大小检测出歧管内绝对压力的变化，然后转换成信号电压送至发动机控制单元(ECU)，ECU依据孝伏此信号电压的大小，控制基本喷油量的大小。

进气压力传感器种类较多，有电容式、压敏电阻式等。由于压敏电阻式具有尺寸小、安装灵活、响应时间快、检测精度高等优点，因而被广泛用于D型喷射系统中。

防爆型压力传感器

压力变送器采用高性能的感压芯片，配合先进的电路处理和温度补偿技术，将压力变化转化为线性的电流或电压信号。产品体积小巧易于安装，采用不锈钢外壳隔离防腐，适于测量与接触部分材质相兼容的气体、液体等介质，它可以用来测量负压、表压和绝压。

歧管绝对压力(MAP)传感器

MAP传感器位于车辆进气歧管附近或内部，可在任何给定时间测量施加在发动机上的动力负载。传感器将这些测量值与真空进行比较以确保一致性。

在应用中，MAP传感器很重要，因为MAP传感器报告的外部因素会导致较高的发动机负载和对燃油通过量的更高需求。例如，如果车辆开始爬坡，则MAP传感器应显示低真空和高发动机负荷。

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1、 压电压力传感器

这个类型的压力传感器主要是在压电效应产生形成的原理情况。其主要使用的是一种压电材料，主要包括石英、酒石酸钾钠以及磷酸二氢胺等等。

其中石英是一种天然状态的晶体，而压电效应就是在这种晶体中发现的，在一定的温度范围之内，压电性质一直存在，但温度超过这个范围之后，压电性质完全消失。

压电压力传感器主要是使用在加速度、压力等等的测量之中，有着结构简单、体积小、寿命长的优点。在生活中我们能够在飞机、船舶、桥梁建筑上进行使用。

2、 压阻压力传感器

这个压力传感器是在压阻效应上实现的，是能够用来描述材料在受到机械式应力下所产生的电阻变化。与上面种类不一样的是，压阻效应只会产生阻抗变化，并且不会产生电荷。

大多数金属材料与半导体材料都被发现具有压阻效应。其中半导体材料中的压阻效应远大于金属。由于硅是现今集成电路的主要，以硅制作而成的压阻性元件的应用就变得非常有意义。

3、 电容式压力传感器

电容式压力传感器是一种使用电容来作为敏感器件，能够将被测的压力转换成为一种电容值改变的压力传感器。这种传感器一般情况下采用的是一种圆形的金属膜或者是镀金的金属薄膜来作为电极。

当薄膜感受压力而变形时，薄膜与固定电极之间形成的电容量发生变化，通过测量电路即可输出与电压成一定关系的电信号。电容式压力传感器属于极距变化型电容式传感器，可分为单电容式压力传感器和差动电容式压力传感器。

4、 蓝宝石压力传感器

其工作原理则是利用应变电阻来进行工作，采用一种硅蓝宝石来作为一个半导体的敏感元器件，有着无法估量的计量特点。在这种传感器使用的电路能够确保电桥电路的稳定供电，同时将应变电桥的失衡信号转换成统一的信号进行输出。

压力传感器怎么使用，怎么设置，功能怎样？

一、压力传感器的使用和设置：

压力传感器两线制，一根线连接电源正极，另一个线也就是信号线经过仪器连接到电源负极，这种是最简单的，压力传感器三线制是在两线制基础上加了一个线，这根线直接连接到电源的负极，滑州巧较两线制麻烦一点。

四线制压力传感器肯定是两个电源输入端，另外两个是信号输出端。四线制的多半是电压输出而不是4~20mA输出，4~20mA的叫压力变送器，多数做成两线制的。压力传感器的信号输出有些是没有信键经过放大的，满量程输出只有几十毫伏，而有些压力传感器在内部有放大电路，满量程输出为0~2V。

至于怎么接到显示仪表，要看仪表的量程是多大，如果有和输出信号相适应的档位，就可以直接测量，否则要加信号调整电路。五线制压力传感器与四线制相差不大，市面上五线制的传感器也比较少。

二、压力传感器的功能：

压力传感器是工业实践中最为常用的一种传感器，其广泛应用于各种工业自控环境，涉及水利水电、铁路交通、智能建筑、生产自控、航空航天、军工、石化、油井、电力、船舶、机床、管道等众多行业，下面就简单介绍一些常用传感器原理及其应用。另有医用压力传感器。

扩展资料：

压力传感器的原理：

1、压阻式压力传感器：电阻应变片是压阻式应变传感器的主要组成部分之一。金属电阻应变片的工作原理是吸附在基体材料上应变电阻随机械形变而产生阻值变化的现象，俗称为电阻应变效应。

2、陶瓷压力传感器：陶瓷压力传感器基于压阻效应，压力直接作用在陶瓷膜片的前表面，使膜片产生微小的形变，厚膜电阻印刷在陶瓷膜片的背面，连接成一个惠斯通电桥，由于压敏电阻的压阻效应；

使电桥产生一个与压力成正比的高度线性、与激励电压也成正比的电压信号，标准的信号根据压力量程的不同标定为2.0/3.0/3.3mV/V等，可以和应变式传感器相兼容。

3、扩散硅压力传感器：扩散硅压力传感器工作原理也是基于压阻效应，利用压阻效应原理，被测介质的压力直接作用于传感器的膜片上，使膜片产生与介质压力成正比的微位移，使传感器的电阻值发生变化，利用电子线路检测这一变化，并转换输出一个对应于这一压力的标准测量信号。

4、蓝宝石压力传感器：：利用应变电阻式工作原理，采用硅-蓝宝石作为半导体敏感元件，具有无与伦比的计量特性。因此，利用硅-蓝宝石制造的半导体敏感元件，对温度变化不敏感，即使在高温条件下，也有着很好的工作特性;蓝宝石的抗辐射特性极强;另外，硅-蓝宝石半导体敏感元件，无p-n漂移。

5、压电式迹闭压力传感器：压电效应是压电传感器的主要工作原理，压电传感器不能用于静态测量，因为经过外力作用后的电荷，只有在回路具有无限大的输入阻抗时才得到保存。实际的情况不是这样的，所以这决定了压电传感器只能够测量动态的应力。

参考资料来源：百度百科-压力传感器

参考资料来源：百度百科-压力传感器和压力变送器

压阻式传感器

piezoresistance type transducer

利用单晶硅材料的压阻效应和集成电路技术制成的传感器。单晶硅材料在受到力的作用后，电阻率发生变化，通过测量电路就可得到正比于力变化的电信号输配纳出。压阻式传感器用于压力、拉力、压力差和可以转变为力的变化的其他物理量（如液位、加速度、重量、应变、流量、真空度）的测量和控制（见加速度计）。

压阻效应 　当力作用于硅晶体时，晶体的晶格产生变形,使载流子从一个能谷向另一个能谷散射,引起载流子的迁移率发生变化，扰动了载流子纵向和横向的平均量，从而使硅的电阻率发生变化。这种变化随晶体的取向不同而异，因此硅的压阻效应与晶体的取向有关。硅的压阻效应不同于金属应变计（见电阻应变计），前者电阻随压力的变化主要取决于电阻率的变化，后者电阻的变化则主要取决于几何尺寸的变化（应变），而且前者的灵敏度比后者大50～100倍。

压阻式压力传感器的结构 　这种传感器采用集成工艺将电阻条集成在单晶硅膜片上,制成硅压阻芯片,并将此芯片的周边固定封装于外壳之内，引出电极引线（图1）。压阻式压力传感器又称为固态压力传感器，它不同于粘贴式应变计需通过弹性敏感元件间接感受外力，而是直接通过硅膜片感受被测压力的。图1 中硅膜片的一面是与被测压力连通的高压腔，另培源没一面是与大气连通的低压腔。硅膜片一般设计成周边固支的圆形，直径与厚度比约为20～60。在圆形硅膜片(n型)定域扩散4条p杂质电阻条,并接成全桥，其中两条位于压应力区，另两条处于拉应力区，相对于膜片中心对称。图2中是两种微型压力传感器的膜片，图中数字的单位为毫米。此外，也有采用方形硅膜片和硅柱形敏感元件的。硅柱形敏感元件也是在硅柱面某一晶面的一定方向上扩散制作电阻条　，两条受拉应力的电阻条与另两条受压应力的电阻条构成全桥。

发展状况 　1954年c.s.史密斯详细研究了硅的压阻效应，从此开始用硅制造压力传感器。早期的硅压力传感器是半导体应变计式的。后来在 n型硅片上定域扩散p型杂质形成电阻条，并接成电桥,制成芯片。此芯片仍需粘贴在弹性元件上才能敏感压力的变化。采用这种芯片作为敏感元件的传感器称为扩散型压力传感器。这两种传感器都同样采用粘片结构，因而存在滞后和蠕变大、固有频率低、不适于动态测量以及难于小型化和集成化、精度不高等缺点。70年代以来制成了周边固定支撑的电阻和硅膜片的一体化硅杯式扩散型压力传感器。它不仅克服了粘片结构的固有缺陷，而且能将电阻条、补偿电路和信号调整电路集成在一块硅片上，甚至将微型处理器与传感器集成在一起，制成智能传感器（见单片微型计算机）。这种新型传感器的优点是:①频率响应高(例如有的产品固有频率达1.5兆赫以上),适于动态测量;②体积小（例如有的产品外径可达0.25毫米），适于微型化；③精度高，可达0.1～0.01％；④灵敏高,比金属应变计高出很多倍，有些应用场合可不加放大器；⑤无活动部件，可靠性高，能工作于振动、冲击、腐蚀、强干扰等恶劣环境。其缺点是温度影响较大（有时需进行温度补偿）、工艺较复杂和造价高等。

应用 　压阻式传感器广泛地应用于航天、航空、航海、石油化工、动力机械、生物医学工程、气象、地质、地震测量等各个领域。在航天和航空工业中压力是一个关键参数,对静态和动态压力,局部压力和整个压力场的测量都要求很高的精度。压阻式传感器是用于这方面的较理想的传感器。例如,用于测量直升飞机机翼的气流压力分布，测试发动机进气口的动态畸变、叶栅的脉动压力和机翼的抖动等。在飞机喷气发动机中心压力的测量中，使用专门设计的硅压力传感器,其工作温度达500℃以上。在波音客机的大气数据测量系统中采用了精度高达0.05％的配套硅压力传感器。在尺寸缩小的风洞模型试验中，压阻式传感器能密集安装在风洞进口处和发动机进气管道模型中。单个传感器直径仅2.36毫米，固有频率高达300千赫,非线性和滞后均为全量裂历程的±0.22％。在生物医学方面,压阻式传感器也是理想的检测工具。已制成扩散硅膜薄到10微米,外径仅0.5毫米的注射针型压阻式压力传感器和能测量心血管、颅内、尿道、子宫和眼球内压力的传感器。图3是一种用于测量脑压的传感器的结构图。压阻式传感器还有效地应用于爆炸压力和冲击波的测量、真空测量、监测和控制汽车发动机的性能以及诸如测量枪炮膛内压力、发射冲击波等兵器方面的测量。此外，在油井压力测量、随钻测向和测位地下密封电缆故障点的检测以及流量和液位测量等方面都广泛应用压阻式传感器。随着微电子技术和计算机的进一步发展，压阻式传感器的应用还将迅速发展。

(注：该资料为参考内容，并非教材资料)

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