壓力傳感器有哪些種類？幾種重要壓力傳感器解析

壓力傳感器通常使用隔膜和應(yīng)變計(jì)電橋來檢測(cè)和測(cè)量施加在單位面積上的力。關(guān)鍵規(guī)格包括傳感器功能、最小和最大工作壓力、滿量程精度以及設(shè)備特有的任何功能。

使用壓力傳感器，可以進(jìn)行壓力測(cè)量以確定一系列不同值和不同類型的壓力，具體取決于壓力測(cè)量是相對(duì)于大氣、真空條件還是其他壓力參考水平進(jìn)行的。壓力傳感器是可以設(shè)計(jì)和配置為檢測(cè)這些變量的壓力的儀器。絕對(duì)壓力傳感器旨在測(cè)量相對(duì)于真空的壓力，并且它們?cè)O(shè)計(jì)有一個(gè)封閉在傳感器本身內(nèi)的參考真空。

傳感器通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件兩部分組成。敏感元件是指?jìng)鞲衅髂苤苯痈惺艿交蝽憫?yīng)被測(cè)物的部分;轉(zhuǎn)換元件是指?jìng)鞲衅鞯囊徊糠郑鼘⒚舾性惺艿降幕蝽憫?yīng)的測(cè)量應(yīng)變轉(zhuǎn)換成適合傳輸或測(cè)量的電信號(hào)。

由于傳感器的輸出信號(hào)一般很弱，需要對(duì)其進(jìn)行調(diào)制和放大。隨著集成技術(shù)的發(fā)展，人們也將這部分電路和電源等電路安裝在傳感器內(nèi)部。這樣，傳感器可以輸出易于處理和傳輸?shù)挠杏眯盘?hào)。過去技術(shù)相對(duì)落后的時(shí)候，所謂的傳感器是指上面的敏感元件，發(fā)送器就是上面的轉(zhuǎn)換元件。

壓力傳感器按傳感方式可以分為一下幾類：

1、壓阻式壓力傳感器

電阻應(yīng)變片是壓阻式應(yīng)變傳感器的主要組成部分之一。金屬電阻應(yīng)變片的工作原理是吸附在基體材料上應(yīng)變電阻隨機(jī)械形變而產(chǎn)生阻值變化的現(xiàn)象，俗稱為電阻應(yīng)變效應(yīng)。

2、陶瓷壓力傳感器

陶瓷壓力傳感器基于壓阻效應(yīng)，壓力直接作用在陶瓷膜片的前表面，使膜片產(chǎn)生微小的形變，厚膜電阻印刷在陶瓷膜片的背面，連接成一個(gè)惠斯通電橋，由于壓敏電阻的壓阻效應(yīng)，使電橋產(chǎn)生一個(gè)與壓力成正比的高度線性、與激勵(lì)電壓也成正比的電壓信號(hào)，標(biāo)準(zhǔn)的信號(hào)根據(jù)壓力量程的不同標(biāo)定為2.0/3.0/3.3mV/V等，可以和應(yīng)變式傳感器相兼容。

3、擴(kuò)散硅壓力傳感器：

擴(kuò)散硅壓力傳感器工作原理也是基于壓阻效應(yīng)，利用壓阻效應(yīng)原理，被測(cè)介質(zhì)的壓力直接作用于傳感器的膜片上(不銹鋼或陶瓷)，使膜片產(chǎn)生與介質(zhì)壓力成正比的微位移，使傳感器的電阻值發(fā)生變化，利用電子線路檢測(cè)這一變化，并轉(zhuǎn)換輸出一個(gè)對(duì)應(yīng)于這一壓力的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量信號(hào)。

4、藍(lán)寶石壓力傳感器：

利用應(yīng)變電阻式工作原理，采用硅-藍(lán)寶石作為半導(dǎo)體敏感元件，具有無與倫比的計(jì)量特性。因此，利用硅-藍(lán)寶石制造的半導(dǎo)體敏感元件，對(duì)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(lán)寶石的抗輻射特性強(qiáng);另外，硅-藍(lán)寶石半導(dǎo)體敏感元件，無p-n漂移。

5、壓電式壓力傳感器：

壓電效應(yīng)是壓電傳感器的主要工作原理，壓電傳感器不能用于靜態(tài)測(cè)量，因?yàn)榻?jīng)過外力作用后的電荷，只有在回路具有無限大的輸入阻抗時(shí)才得到保存。實(shí)際的情況不是這樣的，所以這決定了壓電傳感器只能夠測(cè)量動(dòng)態(tài)的應(yīng)力。

按照功能進(jìn)行分類：

1、無液氣壓計(jì)傳感器

無液氣壓計(jì)裝置由一個(gè)空心金屬外殼組成，該外殼在其頂部和底部具有柔性表面。大氣壓力的變化會(huì)導(dǎo)致這種金屬外殼改變形狀，機(jī)械杠桿會(huì)增加變形以提供更明顯的結(jié)果。通過以波紋管設(shè)計(jì)制造傳感器，也可以提高變形程度。杠桿通常連接到一個(gè)指針轉(zhuǎn)盤，將加壓變形轉(zhuǎn)化為比例測(cè)量值或記錄壓力隨時(shí)間變化的氣壓計(jì)。無液氣壓計(jì)傳感器緊湊耐用，在其操作中不使用液體。然而，壓力傳感元件的質(zhì)量限制了設(shè)備的響應(yīng)速度，使其對(duì)動(dòng)態(tài)壓力傳感項(xiàng)目的效果較差。

2、壓力計(jì)傳感器

壓力計(jì)是一種流體壓力傳感器，它提供了相對(duì)簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)和比大多數(shù)無液氣壓計(jì)更高的精度水平。它通過記錄壓力對(duì)液體柱的影響來進(jìn)行測(cè)量。壓力計(jì)最常見的形式是 U 形模型，其中壓力施加到管的一側(cè)，使液體排出并導(dǎo)致一端的液位下降，而另一端的相關(guān)上升。壓力水平由管兩端之間的高度差表示，并根據(jù)設(shè)備內(nèi)置的刻度進(jìn)行測(cè)量。

通過傾斜壓力計(jì)的一條腿可以提高讀數(shù)的精度。也可以連接一個(gè)流體儲(chǔ)存器，以使其中一條腿的高度降低不明顯。如果 U 形管的一條腿通向大氣，則壓力計(jì)可以作為儀表傳感器有效，并且當(dāng)向兩條腿施加壓力時(shí)，它們可以用作差壓傳感器。然而，它們僅在特定壓力范圍內(nèi)有效，并且與無液氣壓計(jì)一樣，響應(yīng)速度較慢，不足以進(jìn)行動(dòng)態(tài)壓力傳感。

3、密封壓力傳感器

當(dāng)希望獲得相對(duì)于參考值(例如海平面上的大氣壓力)的壓力測(cè)量值，但無法讓傳感器直接打開到該參考?jí)毫r(shí)，使用密封壓力傳感器。例如，在潛水車輛上，密封壓力傳感器可用于通過測(cè)量環(huán)境壓力并將其與密封裝置中可用的大氣壓力進(jìn)行比較來確定車輛的深度。