壓力傳感器有什么用？壓力傳感器的工作原理

傳感器" target="_blank">壓力傳感器中主要使用的壓電材料包括有石英、酒石酸鉀鈉和磷酸二氫胺。其中石英(二氧化硅)是一種天然晶體，壓電效應(yīng)就是在這種晶體中發(fā)現(xiàn)的，在一定的溫度范圍之內(nèi)，壓電性質(zhì)一直存在，但溫度超過這個范圍之后，壓電性質(zhì)完全消失(這個高溫就是所謂的“居里點”)。由于隨著應(yīng)力的變化電場變化微小(也就說壓電系數(shù)比較低)，所以石英逐漸被其他的壓電晶體所替代。而酒石酸鉀鈉具有很大的壓電靈敏度和壓電系數(shù)，但是它只能在室溫和濕度比較低的環(huán)境下才能夠應(yīng)用。磷酸二氫胺屬于人造晶體，能夠承受高溫和相當(dāng)高的濕度，所以已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。

壓力傳感器通常由壓力敏感元件和信號處理單元組成，按不同測試壓力類型，壓力傳感器可以分為表壓傳感器、差壓傳感器和絕壓傳感器。若根據(jù)結(jié)構(gòu)與原理不同來劃分，可分為:壓阻式、壓電式、電容式、應(yīng)變式、振頻式、光電式、超聲式壓力傳感器等。下面分別介紹幾個不同的壓力傳感器及其工作原理。

1、基于應(yīng)變片的壓力傳感器使用壓敏元件，其中金屬應(yīng)變片通過濺射粘合或施加薄膜應(yīng)變片。該測量元件可以是隔膜或用于金屬箔測量儀的罐式測量體也可以使用。這種整體式罐式設(shè)計的是提高了剛性，并且能夠測量高達(dá)15，000 bar的壓力。電氣連接通常通過惠斯通電橋完成。2、電容式壓力傳感器使用壓力腔和隔膜來產(chǎn)生可變電容器。當(dāng)施加壓力時，隔膜變形，電容相應(yīng)減小。這種容量的變化可以通過電測量，然后根據(jù)施加的壓力進(jìn)行設(shè)置。這些傳感器于大約 40 bar 的低壓。3、壓阻式壓力傳感器由膜片(主要由硅制成)和集成應(yīng)變片組成，用于檢測施加壓力引起的應(yīng)變。這些應(yīng)變片通常配置在惠斯通電橋電路中，以降低靈敏度并增加輸出。由于所使用的材料，壓力限制在1，000 bar左右。

壓電式壓力傳感器主要是基于壓電效應(yīng)， 利用電氣元件和其它機(jī)械把待測的壓力轉(zhuǎn)換為電量，再進(jìn)行相關(guān)測量工作的測量精密儀器。要注意的是，壓電式壓力傳感器不可以用在靜態(tài)的壓力測量當(dāng)中，這是因為受到外力作用后的電荷，只有再回路具有無限大的輸入阻抗時才能得到保存。而壓電式壓力傳感器無法實現(xiàn)，只能夠測量動態(tài)的壓力。

電感式壓力傳感器的工作原理是由于磁性材料和磁導(dǎo)率不同，當(dāng)壓力作用于膜片時，氣隙大小發(fā)生改變，氣隙的改變影響線圈電感的變化，處理電路可以把這個電感的變化轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的信號輸出，從而達(dá)到測量壓力的目的。

壓力傳感器的優(yōu)點就是分量較輕、工作可靠、結(jié)構(gòu)很簡單、信噪比很高、靈敏度很高以及信頻寬等。缺點是有部分電壓資料忌濕潤，因此需求采取一系列的防潮措施，而輸出電流的響應(yīng)又比較差，防水位移傳感器生產(chǎn)廠商，那就要使用電荷放大器或者高輸入阻抗電路來彌補(bǔ)這個缺點，讓儀器更好地工作。

隨著自動化技術(shù)的進(jìn)步，在工業(yè)設(shè)備中，除了液柱式壓力計、彈性式壓力表外，目前更多的是采用可將壓力轉(zhuǎn)換成電信號的壓力變送器和壓力傳感器。隨著自動化技術(shù)的進(jìn)步，在工業(yè)設(shè)備中，除了液柱式壓力計、彈性式壓力表外，目前更多的是采用可將壓力轉(zhuǎn)換成電信號的壓力變送器和壓力傳感器。壓電式壓力傳感器主要基于壓電效應(yīng)(Piezoelectric effect)，利用電氣元件和其他機(jī)械把待測的壓力轉(zhuǎn)換成為電量，再進(jìn)行相關(guān)測量工作的測量精密儀器，比如很多壓力變送器和壓力傳感器。壓電傳感器不可以應(yīng)用在靜態(tài)的測量當(dāng)中，原因是受到外力作用后的電荷，當(dāng)回路有無限大的輸入抗阻的時候，才可以得以保存下來。但是實際上并不是這樣的。因此壓電傳感器只可以應(yīng)用在動態(tài)的測量當(dāng)中。它主要的壓電材料是：磷酸二氫胺、酒石酸鉀鈉和石英。壓電效應(yīng)就是在石英上發(fā)現(xiàn)的。