壓力傳感器是將壓力轉換為電信號輸出的傳感器。

 

在講述壓力傳感器的同時，我們必須導出壓力變送器的概念。

 

通常傳感器由兩部分組成，即分別是敏感元件和轉換元件。其中敏感元件是指傳感器中能夠直接感受或響應被測量的部分；轉換元件是指傳感器中將敏感元件感受或響應的被測量的應變轉換成適於傳輸或測量的電信號部分。

 

youyuchuanganqideshuchuxinhaoyibanhenweiruo，xuyaojiangqitiaozhiyufangda。suizhejichengjishudefazhan
，renmenyoujiangzhebufendianlujidianyuandengdianluyeyiqizhuangzaichuanganqineibu。zheyang，chuanganqijiukeyishuchubianyuchuli，chuanshudekeyongxinhaole。erzaiyiqianjishuxiangduiluohoushi，suoweidechuanganqishizhishangwenzhongdeminganyuanjian，erbiansongqijiushishangwenzhongdezhuanhuanyuanjian。

 

 

壓力傳感器一般是指將變化的壓力信號轉換成對應變化的電阻信號或電容信號的敏感元件，如：yazuyuanjian
，yarongyuanjiandeng。eryalibiansongqiyibanshizhi，yaminyuanjianyutiaolidianlugongtongzuchengdeceliangyalidezhengtaodianludanyuan

，yibannengzhijieshuchuyuyalichengxianxingguanxidebiaozhundianyaxinhaohuodianliuxinhao，gongyibiao
、PLC、采集卡等設備直接采集。

 

 

壓力傳感器的種類繁多
，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。

 

目前應用較為廣泛的壓力傳感器有：擴散矽壓阻式壓力傳感器
、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。但應用最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。

 

 

這種傳感器采用集成工藝將電阻條集成在單晶矽膜片上,製成矽壓阻芯片,並將此芯片的周邊固定封裝於外殼之內，引出電極引線。 提到壓阻式傳感器，首先得講到它的原理——壓阻效應。

 

壓阻效應是用來描述材料在受到機械式應力下所產生的電阻變化。不同於壓電效應，壓阻效應隻產生阻抗變化，並不會產生電荷。

 

 

原理圖如上
，當壓力變化時，電阻R1,R2,R3,R4發生變化
，從而引發加載在電阻中間的電壓發生變化，這種變化反映出壓力值。

 

 

壓阻式傳感器又稱為擴散矽壓阻式壓力傳感器，被測介質的壓力直接作用於傳感器的膜片上（不鏽鋼或陶瓷），shimopianchanshengyujiezhiyalichengzhengbideweiweiyi
，shichuanganqidedianzuzhifashengbianhua，heyongdianzixianlujiancezheyibianhua，bingzhuanhuanshuchuyigeduiyingyuzheyiyalidebiaozhunceliangxinhao。

 

 

抗(kang)腐(fu)蝕(shi)的(de)陶(tao)瓷(ci)壓(ya)力(li)傳(chuan)感(gan)器(qi)沒(mei)有(you)液(ye)體(ti)的(de)傳(chuan)遞(di)，壓(ya)力(li)直(zhi)接(jie)作(zuo)用(yong)在(zai)陶(tao)瓷(ci)膜(mo)片(pian)的(de)前(qian)表(biao)麵(mian)，使(shi)膜(mo)片(pian)產(chan)生(sheng)微(wei)小(xiao)的(de)形(xing)變(bian)，厚(hou)膜(mo)電(dian)阻(zu)印(yin)刷(shua)在(zai)陶(tao)瓷(ci)膜(mo)片(pian)的(de)背(bei)麵(mian)
，連(lian)接(jie)成(cheng)一(yi)個(ge)惠(hui)斯(si)通(tong)電(dian)橋(qiao)（閉橋），由於壓敏電阻的壓阻效應，使電橋產生一個與壓力成正比的高度線性、與激勵電壓也成正比的電壓信號，標準的信號根據壓力量程的不同標定為2.0 / 3.0 / 3.3 mV/V等
，可以和應變式傳感器相兼容。通過激光標定，傳感器具有很高的溫度穩定性和時間穩定性
，傳感器自帶溫度補償0 ～70℃，並可以和絕大多數介質直接接觸。

 

陶瓷是一種公認的高彈性
、抗腐蝕

、抗磨損
、抗衝擊和振動的材料。陶瓷的熱穩定特性及它的厚膜電阻可以使它的工作溫度範圍高達-40 ～135 ℃，而且具有測量的高精度

、高穩定性。電氣絕緣程度2kV
，輸出信號強，長期穩定性好。

 

 

壓ya電dian式shi壓ya力li傳chuan感gan器qi原yuan理li基ji於yu壓ya電dian效xiao應ying。壓ya電dian效xiao應ying是shi某mou些xie電dian介jie質zhi在zai沿yan一yi定ding方fang向xiang上shang受shou到dao外wai力li的de作zuo用yong而er變bian形xing時shi，其qi內nei部bu會hui產chan生sheng極ji化hua現xian象xiang，同tong時shi在zai它ta的de兩liang個ge相xiang對dui表biao麵mian上shang出chu現xian正zheng負fu相xiang反fan的de電dian荷he。當dang外wai力li去qu掉diao後hou
，它ta又you會hui恢hui複fu到dao不bu帶dai電dian的de狀zhuang態tai，這zhe種zhong現xian象xiang稱cheng為wei正zheng壓ya電dian效xiao應ying。當dang作zuo用yong力li的de方fang向xiang改gai變bian時shi
，電dian荷he的de極ji性xing也ye隨sui之zhi改gai變bian。相xiang反fan

，當dang在zai電dian介jie質zhi的de極ji化hua方fang向xiang上shang施shi加jia電dian場chang，這zhe些xie電dian介jie質zhi也ye會hui發fa生sheng變bian形xing
，電dian場chang去qu掉diao後hou，電dian介jie質zhi的de變bian形xing隨sui之zhi消xiao失shi
，這zhe種zhong現xian象xiang稱cheng為wei逆ni壓ya電dian效xiao應ying。

 

壓電式壓力傳感器的種類和型號繁多，按彈性敏感元件和受力機構的形式可分為膜片式和活塞式兩類。膜片式主要由本體、膜(mo)片(pian)和(he)壓(ya)電(dian)元(yuan)件(jian)組(zu)成(cheng)。壓(ya)電(dian)元(yuan)件(jian)支(zhi)撐(cheng)於(yu)本(ben)體(ti)上(shang)，由(you)膜(mo)片(pian)將(jiang)被(bei)測(ce)壓(ya)力(li)傳(chuan)遞(di)給(gei)壓(ya)電(dian)元(yuan)件(jian)


，再(zai)由(you)壓(ya)電(dian)元(yuan)件(jian)輸(shu)出(chu)與(yu)被(bei)測(ce)壓(ya)力(li)成(cheng)一(yi)定(ding)關(guan)係(xi)的(de)電(dian)信(xin)號(hao)。這(zhe)種(zhong)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)特(te)點(dian)是(shi)體(ti)積(ji)小(xiao)
、動態特性好、耐高溫等。現代測量技術對傳感器的性能出越來越高的要求。

 

例(li)如(ru)用(yong)壓(ya)力(li)傳(chuan)感(gan)器(qi)測(ce)量(liang)繪(hui)製(zhi)內(nei)燃(ran)機(ji)示(shi)功(gong)圖(tu)
，在(zai)測(ce)量(liang)中(zhong)不(bu)允(yun)許(xu)用(yong)水(shui)冷(leng)卻(que)

，並(bing)要(yao)求(qiu)傳(chuan)感(gan)器(qi)能(neng)耐(nai)高(gao)溫(wen)和(he)體(ti)積(ji)小(xiao)。壓(ya)電(dian)材(cai)料(liao)最(zui)適(shi)合(he)於(yu)研(yan)製(zhi)這(zhe)種(zhong)壓(ya)力(li)傳(chuan)感(gan)器(qi)。石(shi)英(ying)是(shi)一(yi)種(zhong)非(fei)常(chang)好(hao)的(de)壓(ya)電(dian)材(cai)料(liao)，壓(ya)電(dian)效(xiao)應(ying)就(jiu)是(shi)在(zai)它(ta)上(shang)麵(mian)發(fa)現(xian)。比(bi)較(jiao)有(you)效(xiao)的(de)辦(ban)法(fa)是(shi)選(xuan)擇(ze)適(shi)合(he)高(gao)溫(wen)條(tiao)件(jian)的(de)石(shi)英(ying)晶(jing)體(ti)切(qie)割(ge)方(fang)法(fa),例如XYδ（+20°～+30°）割型的石英晶體可耐350℃的高溫。而LiNbO3單晶的居裏點高達1210℃，是製造高溫傳感器的理想壓電材料。

 

 

 

將電阻應變片粘貼在彈性元件特定表麵上，當力、扭矩、速度
、加(jia)速(su)度(du)及(ji)流(liu)量(liang)等(deng)物(wu)理(li)量(liang)作(zuo)用(yong)於(yu)彈(dan)性(xing)元(yuan)件(jian)時(shi)，會(hui)導(dao)致(zhi)元(yuan)件(jian)應(ying)力(li)和(he)應(ying)變(bian)的(de)變(bian)化(hua)，進(jin)而(er)引(yin)起(qi)電(dian)阻(zu)應(ying)變(bian)片(pian)電(dian)阻(zu)的(de)變(bian)化(hua)。電(dian)阻(zu)的(de)變(bian)化(hua)經(jing)電(dian)路(lu)處(chu)理(li)後(hou)的(de)以(yi)電(dian)信(xin)號(hao)的(de)方(fang)式(shi)輸(shu)出(chu)，這(zhe)就(jiu)是(shi)電(dian)阻(zu)應(ying)變(bian)片(pian)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)工(gong)作(zuo)原(yuan)理(li)。

 

電(dian)阻(zu)應(ying)變(bian)片(pian)應(ying)用(yong)最(zui)多(duo)的(de)是(shi)金(jin)屬(shu)電(dian)阻(zu)應(ying)變(bian)片(pian)和(he)半(ban)導(dao)體(ti)應(ying)變(bian)片(pian)兩(liang)種(zhong)。金(jin)屬(shu)電(dian)阻(zu)應(ying)變(bian)片(pian)又(you)有(you)絲(si)狀(zhuang)應(ying)變(bian)片(pian)和(he)金(jin)屬(shu)箔(bo)狀(zhuang)應(ying)變(bian)片(pian)兩(liang)種(zhong)。通(tong)常(chang)是(shi)將(jiang)應(ying)變(bian)片(pian)通(tong)過(guo)特(te)殊(shu)的(de)粘(zhan)和(he)劑(ji)緊(jin)密(mi)的(de)粘(zhan)合(he)在(zai)產(chan)生(sheng)力(li)學(xue)應(ying)變(bian)基(ji)體(ti)上(shang)
，當(dang)基(ji)體(ti)受(shou)力(li)發(fa)生(sheng)應(ying)力(li)變(bian)化(hua)時(shi)，電(dian)阻(zu)應(ying)變(bian)片(pian)也(ye)一(yi)起(qi)產(chan)生(sheng)形(xing)變(bian)，使(shi)應(ying)變(bian)片(pian)的(de)阻(zu)值(zhi)發(fa)生(sheng)改(gai)變(bian)，從(cong)而(er)使(shi)加(jia)在(zai)電(dian)阻(zu)上(shang)的(de)電(dian)壓(ya)發(fa)生(sheng)變(bian)化(hua)。這(zhe)種(zhong)應(ying)變(bian)片(pian)在(zai)受(shou)力(li)時(shi)產(chan)生(sheng)的(de)阻(zu)值(zhi)變(bian)化(hua)通(tong)常(chang)較(jiao)小(xiao)，一(yi)般(ban)這(zhe)種(zhong)應(ying)變(bian)片(pian)都(dou)組(zu)成(cheng)應(ying)變(bian)電(dian)橋(qiao)
，並(bing)通(tong)過(guo)後(hou)續(xu)的(de)儀(yi)表(biao)放(fang)大(da)器(qi)進(jin)行(xing)放(fang)大(da)，再(zai)傳(chuan)輸(shu)給(gei)處(chu)理(li)電(dian)路(lu)（通常是 A/D 轉換和 CPU ）顯示或執行機構。

 

 

半ban導dao體ti應ying變bian片pian是shi利li用yong半ban導dao體ti單dan晶jing矽gui的de壓ya阻zu效xiao應ying製zhi成cheng的de一yi種zhong敏min感gan元yuan件jian。半ban導dao體ti應ying變bian片pian需xu要yao粘zhan貼tie在zai試shi件jian上shang測ce量liang試shi件jian應ying變bian或huo粘zhan貼tie在zai彈dan性xing敏min感gan元yuan件jian上shang間jian接jie地di感gan受shou被bei測ce外wai力li。利li用yong不bu同tong構gou形xing的de彈dan性xing敏min感gan元yuan件jian可ke測ce量liang各ge種zhong物wu體ti的de應ying力li、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相比，具有靈敏係數高（約高 50～100倍）、機械滯後小、體積小
、耗電少等優點。

 

 

電感式壓力傳感器是用電感線圈電感量變化來測量壓力的儀表。

 

常chang見jian的de有you氣qi隙xi式shi和he差cha動dong變bian壓ya器qi式shi兩liang種zhong結jie構gou形xing式shi。氣qi隙xi式shi的de工gong作zuo原yuan理li是shi被bei測ce壓ya力li作zuo用yong在zai膜mo片pian上shang使shi之zhi產chan生sheng位wei移yi，引yin起qi差cha動dong電dian感gan線xian圈quan的de磁ci路lu磁ci阻zu發fa生sheng變bian化hua
，這zhe時shi膜mo片pian距ju磁ci心xin的de氣qi隙xi一yi邊bian增zeng加jia
，另ling一yi邊bian減jian少shao
，電dian感gan量liang則ze一yi邊bian減jian少shao.另一邊增加，由此構成電感差動變化，通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、結構簡單等優點，適宜在有振動或衝擊的環境中使用。

 

 

差動變壓器式的工作原理是被側壓力作用在彈簧管_L，使shi之zhi產chan生sheng與yu壓ya力li成cheng正zheng比bi的de位wei移yi

，同tong時shi帶dai動dong連lian接jie在zai彈dan簧huang管guan末mo端duan的de鐵tie心xin移yi動dong，使shi差cha動dong變bian壓ya器qi的de兩liang個ge對dui稱cheng的de和he反fan向xiang串chuan接jie的de次ci級ji繞rao組zu失shi去qu平ping衡heng
，輸shu出chu一yi個ge與yu被bei測ce壓ya力li成cheng正zheng比bi的de電dian壓ya.也可以輸出標準電流信號與電動單元組合儀表聯用構成自動控製係統。

 

 

 

dianrongshiyalichuanganqishiliyongdianrongminganyuanjianjiangbeiceyalizhuanhuanchengyuzhichengyidingguanxidedianliangshuchudeyalichuanganqi。tedianshi，dideshurulihezhurunengliang

，gaodongtaixiangying，xiaodeziranxiaoying，huanjingshiyingxinghao。

 

它(ta)一(yi)般(ban)采(cai)用(yong)圓(yuan)形(xing)金(jin)屬(shu)薄(bo)膜(mo)或(huo)鍍(du)金(jin)屬(shu)薄(bo)膜(mo)作(zuo)為(wei)電(dian)容(rong)器(qi)的(de)一(yi)個(ge)電(dian)極(ji)，當(dang)薄(bo)膜(mo)感(gan)受(shou)壓(ya)力(li)而(er)變(bian)形(xing)時(shi)，薄(bo)膜(mo)與(yu)固(gu)定(ding)電(dian)極(ji)之(zhi)間(jian)形(xing)成(cheng)的(de)電(dian)容(rong)量(liang)發(fa)生(sheng)變(bian)化(hua)，通(tong)過(guo)測(ce)量(liang)電(dian)路(lu)即(ji)可(ke)輸(shu)出(chu)與(yu)電(dian)壓(ya)成(cheng)一(yi)定(ding)關(guan)係(xi)的(de)電(dian)信(xin)號(hao)。電(dian)容(rong)式(shi)壓(ya)力(li)傳(chuan)感(gan)器(qi)屬(shu)於(yu)極(ji)距(ju)變(bian)化(hua)型(xing)電(dian)容(rong)式(shi)傳(chuan)感(gan)器(qi)，可(ke)分(fen)為(wei)單(dan)電(dian)容(rong)式(shi)壓(ya)力(li)傳(chuan)感(gan)器(qi)和(he)差(cha)動(dong)電(dian)容(rong)式(shi)壓(ya)力(li)傳(chuan)感(gan)器(qi)。

 

 

 

tayouyuanxingbomoyugudingdianjigoucheng。bomozaiyalidezuoyongxiabianxing，congergaibiandianrongqiderongliang，qilingmindudazhiyubomodemianjiheyalichengzhengbieryubomodezhanglihebomodaogudingdianjidejulichengfanbi。lingyizhongxingshidegudingdianjiquaoxingqiumianzhuang，mopianweizhoubiangudingdezhangjinpingmian，mopiankeyongsuliaodujinshucengdefangfazhicheng。zhezhongxingshishiyuceliangdiya
，bingyoujiaogaoguozainengli。haikeyicaiyongdaihuosaidongjimopianzhichengcelianggaoyadedandianrongshiyalichuanganqi。zhezhongxingshikejianxiaomopiandezhijieshouyamianji，yibiancaiyongjiaobodemopiantigaolingmindu。tahaiyugezhongbuchanghebaohubuyijifangdadianluzhengtifengzhuangzaiyiqi
，yibiantigaokangganraonengli。zhezhongchuanganqishiyuceliangdongtaigaoyaheduifeixingqijinxingyaoce。dandianrongshiyalichuanganqihaiyouchuanshengqishi（即話筒式）和聽診器式等型式。

 

 

它的受壓膜片電極位於兩個固定電極之間,構gou成cheng兩liang個ge電dian容rong器qi。在zai壓ya力li的de作zuo用yong下xia一yi個ge電dian容rong器qi的de容rong量liang增zeng大da而er另ling一yi個ge則ze相xiang應ying減jian小xiao
，測ce量liang結jie果guo由you差cha動dong式shi電dian路lu輸shu出chu。它ta的de固gu定ding電dian極ji是shi在zai凹ao曲qu的de玻bo璃li表biao麵mian上shang鍍du金jin屬shu層ceng而er製zhi成cheng。過guo載zai時shi膜mo片pian受shou到dao凹ao麵mian的de保bao護hu而er不bu致zhi破po裂lie。差cha動dong電dian容rong式shi壓ya力li傳chuan感gan器qi比bi單dan電dian容rong式shi的de靈ling敏min度du高gao
、線性度好
，但加工較困難（特別是難以保證對稱性）


，而且不能實現對被測氣體或液體的隔離，因此不宜於工作在有腐蝕性或雜質的流體中。

 

 

利用諧振元件把被測壓力轉換成頻率信號的壓力傳感器。它是諧振式傳感器的重要應用方麵，主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dang被bei測ce參can量liang發fa生sheng變bian化hua時shi，振zhen動dong元yuan件jian的de固gu有you振zhen動dong頻pin率lv隨sui之zhi改gai變bian，通tong過guo相xiang應ying的de測ce量liang電dian路lu

，就jiu可ke得de到dao與yu被bei測ce參can量liang成cheng一yi定ding關guan係xi的de電dian信xin號hao。其qi優you點dian是shi體ti積ji小xiao、重量輕、結構緊湊、分辨率高

、精度高以及便於數據傳輸
、處理和存儲等。

 

 

濺jian射she薄bo膜mo壓ya力li傳chuan感gan器qi也ye是shi利li用yong電dian阻zu應ying變bian效xiao應ying工gong作zuo的de，與yu傳chuan統tong應ying變bian式shi壓ya力li傳chuan感gan器qi屬shu於yu同tong一yi原yuan理li。兩liang者zhe的de主zhu要yao差cha別bie製zhi作zuo工gong藝yi上shang。濺jian射she薄bo膜mo壓ya力li傳chuan感gan器qi延yan用yong了le測ce量liang壓ya力li的de金jin屬shu彈dan性xing膜mo片pian原yuan理li，應ying用yong離li子zi束shu濺jian射she和he刻ke蝕shi工gong藝yi
，將jiang應ying變bian電dian橋qiao直zhi接jie製zhi作zuo在zai金jin屬shu測ce壓ya膜mo上shang
，由you於yu沒mei有you活huo動dong部bu件jian，抗kang震zhen動dong和he抗kang衝chong擊ji能neng力li很hen強qiang，可ke用yong於yu惡e劣lie的de環huan境jing。

 

 

 

采用矽-藍寶石作為半導體敏感元件，具有無與倫比的計量特性。

 

表壓壓力傳感器和變送器由雙膜片構成：鈦(tai)合(he)金(jin)測(ce)量(liang)膜(mo)片(pian)和(he)鈦(tai)合(he)金(jin)接(jie)收(shou)膜(mo)片(pian)。印(yin)刷(shua)有(you)異(yi)質(zhi)外(wai)延(yan)性(xing)應(ying)變(bian)靈(ling)敏(min)電(dian)橋(qiao)電(dian)路(lu)的(de)藍(lan)寶(bao)石(shi)薄(bo)片(pian)
，被(bei)焊(han)接(jie)在(zai)鈦(tai)合(he)金(jin)測(ce)量(liang)膜(mo)片(pian)上(shang)。被(bei)測(ce)壓(ya)力(li)傳(chuan)送(song)到(dao)接(jie)收(shou)膜(mo)片(pian)上(shang)（接收膜片與測量膜片之間用拉杆堅固的連接在一起）。在壓力的作用下，鈦合金接收膜片產生形變
，該形變被矽-藍寶石敏感元件感知後，其電橋輸出會發生變化，變化的幅度與被測壓力成正比。

 

傳感器的電路能夠保證應變電橋電路的供電，並將應變電橋的失衡信號轉換為統一的電信號輸出（0-5，4-20mA或0-5V）。zaijueyayalichuanganqihebiansongqizhong，lanbaoshibopian，yutaocijijibolihanliaolianjiezaiyiqi
，qidaoledanxingyuanjiandezuoyong
，jiangbeiceyalizhuanhuanweiyingbianpianxingbian
，congerdadaoyaliceliangdemude。

 

藍寶石係由單晶體絕緣體元素組成，不會發生滯後
、疲勞和蠕變現象；藍寶石比矽要堅固，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），因此
，利用矽 - 藍寶石製造的半導體敏感元件，對溫度變化不敏感，即使在高溫條件下
，也有著很好的工作特性
；藍寶石的抗輻射特性極強
；另外
，矽 - 藍寶石半導體敏感元件

，無 p-n 漂移
，因此，從根本上簡化了製造工藝，提高了重複性，確保了高成品率。  

 

用矽 - 藍寶石半導體敏感元件製造的壓力傳感器和變送器
，可在最惡劣的工作條件下正常工作，並且可靠性高、精度好、溫度誤差極小、性價比高。

 

壓力傳感器在工業應用中最為廣泛，它同時還麵臨著選型優化、安裝檢測
、故障排除
、零點漂移等使用的問題，我們將為大家一一道來。





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