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四种压力传感器的基本工作原理和特点:电阻应变传感器11。电阻应变传感器定义被测动态压力作用在弹性敏感元件上，使其变形，在变形部分贴上电阻应变片，电阻应变片感知动态压力的变化。根据这一原理设计的传感器称为电阻应变压力传感器。1.2电阻应变传感器的工作原理附着在电阻应变传感器上的金属电阻应变片主要有金属丝应变片和箔片应变片。箔式应变片由厚度为0.002—0.008毫米、宽度为0.003—0.008毫米的金属箔制成..金属丝应变片由高电阻系数的电阻丝(直径0.015 - 0.05mm)平行(一般2-40根)呈网格状排列而成，电阻值为60-200？, 平时120？，牢固地附着在一张薄纸上，电阻纸的两端焊上引线，表面覆盖一层薄纸，即制成纸基电阻丝应变片。测量时，将金属电阻应变片用专用胶粘贴在待测弹性敏感元件表面。当弹性敏感元件随着动态压力变形时，电阻应变片也变形。如下图所示。b是栅极宽度，l是基极长度。材料的电阻变化率由下式确定:(1)式中；从材料力学的知识；(2)公式中，k在一定范围内为常数，微分dR和dL改写为增量δ r和δ l，(3)由公式(2)可知，当弹性传感元件受到动压力时， 会产生相应的变形ε，变形值可以用金属丝应变片或箔片应变片来测量，从而得到δ r的变化和动态压力的变压传感器的工作原理。
一个
应变式压力传感器原理
机械传感器有很多种，如电阻应变式压力传感器、半导体应变式压力传感器、压阻式压力传感器、电感式压力传感器、电容式压力传感器、谐振式压力传感器、电容式加速度传感器等。
电阻应变片是一种将被测零件上的应变变化转换成电信号的敏感器件。金属电阻应变计和半导体应变计被广泛使用。通常，应变仪通过一种特殊的粘合剂与产生机械应变的基板紧密结合。当衬底的应力改变时，应变仪的电阻改变，从而施加到电阻器的电压改变。一般这种应变片形成一个应变电桥，经后续的仪表放大器放大后，再传输到处理电路(通常是A/D)
转换和CPU
)显示器或致动器。
二
陶瓷压力传感器原理
陶瓷压力传感器
压力直接作用在陶瓷膜片的前表面，引起膜片的轻微变形。厚膜电阻印刷在陶瓷膜片的背面，连接形成惠斯通电桥(闭合电桥)。由于压敏电阻的压阻效应，电桥产生与压力成比例的电压信号。
三
扩散硅压力传感器原理
工作原理:被测介质的压力直接作用在传感器的膜片(不锈钢或陶瓷)上，使膜片产生与介质压力成正比的微位移，从而改变传感器的电阻值。
该变化由电子电路检测，并且对应于该压力的标准测量信号被转换并输出。
四
蓝宝石压力传感器
基于应变电阻的工作原理，硅-
蓝宝石作为半导体敏感元件，具有良好的计量特性。
五
压电压力传感器原理
压电传感器中使用的主要压电材料包括应时、酒石酸钾钠和磷酸二氢。其中，应时(二氧化硅)是一种天然晶体，在这种晶体中发现了压电效应。在一定的温度范围内，压电性能一直存在，但温度超过这个范围后，压电性能完全消失(这个高温称为
居里点)。由于电场随应力的变化而略有变化(也就是说压电系数相对较低)，应时逐渐被其他压电晶体所取代。一、压电压力传感器
压电式压力传感器主要基于压电效应(压电性
效应)，利用电器元件和其他机械将被测压力转换成电能，进而进行相关测量工作的精密测量仪器，如许多压力变送器和压力传感器。压电传感器不能用于静态测量，因为外力作用下的电荷只有在回路具有无限大输入阻抗时才能保存下来。但其实不是这样的。因此，压电传感器只能用于动态测量。其主要压电材料有:磷酸二氢胺、酒石酸钾钠和应时。应时发现压电效应。
当应力变化时，电场变化很小，一些其他压电晶体将取代应时。酒石酸钾钠具有很大的压电系数和压电敏感性，只能在湿度和温度较低的室内场所使用。磷酸二氢胺是一种人工晶体，可以在高湿高温环境下使用，所以应用非常广泛。随着技术的发展，压电效应也被应用到多晶硅上。例如压电陶瓷、铌酸镁压电陶瓷、铌酸盐压电陶瓷和钛酸钡压电陶瓷都包括在内。
基于压电效应的传感器有机电转换传感器和自发电传感器。其敏感元件由压电材料制成，当压电材料受到外力作用时，其表面会形成电荷，经电荷放大器、测量电路、阻抗变换放大后，转换成与外力成正比的电输出。用于测量力和可以转化为力的非电物理量，如:
加速度和压力。它具有重量轻、工作可靠、结构简单、高信噪比、高灵敏度和信号带宽等优点。但它也有一些缺点:有些电压材料是防潮的，需要采取一系列防潮措施，输出电流的响应较差，需要使用电荷放大器或高输入阻抗电路来弥补这一缺点，使仪器更好地工作。
二、压阻式压力传感器
压阻式压力传感器主要是基于压阻效应。
效果)。压阻效应用于描述材料在机械应力下的电阻变化。与上述压电效应不同，压阻效应只产生阻抗变化，不产生电荷。
大多数金属材料和半导体材料都具有压阻效应。其中，半导体材料中的压阻效应远大于金属。由于硅是集成电路的主要成分，硅压阻元件的应用变得非常有意义。电阻的变化不仅来自于与应力有关的几何变形，还来自于材料本身与应力有关的电阻，这使得它的度因子比金属大几百倍。N型硅的电阻变化主要是由于其三个导带谷对的位移，引起载流子在不同迁移率的导带谷之间重新分布，进而改变电子在不同流向的迁移率。其次，它来自于与导带谷形状变化相关的有效质量。
质量)的变化。在p型硅中，这种现象变得更加复杂，还会导致等效质量和空穴转换的变化。
压阻压力传感器通常通过导线连接到惠斯通电桥。通常情况下，敏感芯上没有外界压力，电桥处于平衡状态(称为零位)。当按下传感器后芯片电阻发生变化时，电桥将失去平衡。如果在电桥上加一个恒流或恒压电源，电桥会输出一个与压力对应的电压信号，使传感器的电阻变化通过电桥转换成压力信号。电桥检测电阻的变化，经放大后，通过电压-电流转换，转换成相应的电流信号，经非线性校正回路补偿，即产生输入电压为线性的4 ~ 20 mA的标准输出信号。
为了减小温度变化对磁芯电阻值的影响，提高测量精度，压力传感器都采用了温度补偿措施，使其零点漂移、灵敏度、线性度、稳定性等技术指标保持在较高水平。
3.电容式压力传感器
电容式压力传感器是一种利用电容作为敏感元件，将被测压力转换成电容变化的压力传感器。这种压力传感器通常使用圆形金属膜或金属镀膜作为电容器的电极。当薄膜受到压力变形时，薄膜与固定电极之间形成的电容发生变化，通过测量电路可以输出与电压有一定关系的电信号。电容式压力传感器属于变极距电容式传感器，分为单电容式压力传感器和差动电容式压力传感器。
单个电容式压力传感器由一个圆形膜片和一个固定电极组成。薄膜在压力的作用下变形，从而改变电容器的容量。其灵敏度大致与薄膜的面积和压力成正比，与薄膜的张力和薄膜到固定电极的距离成反比。另一种固定电极是凹球面，振膜是周边固定的张力平面。隔膜可以由镀塑料的金属层制成。这种类型适用于测量低压，过载能力高。用于测量高压的单个电容式压力传感器也可以由带有活塞移动极的膜片制成。这种类型可以减少隔膜的直接压缩面积， 以便通过使用更薄的隔膜来提高灵敏度。还集成了各种补偿保护部门和放大电路，提高抗干扰能力。这种传感器适用于测量动态高压和遥测飞机。单电容式压力传感器还包括麦克风型(即麦克风型)和听诊器型。
差动电容式压力传感器的压力膜片电极位于两个固定电极之间，形成两个电容。在压力的作用下，一个电容的容量增大，另一个电容的容量相应减小，测量结果由差分电路输出。它的固定电极是在凹面玻璃表面镀一层金属制成的。过载时，隔膜受到凹面的保护，不会破裂。差动电容式压力传感器比单一电容式压力传感器具有更高的灵敏度和更好的线性度，但加工难度大(特别是要保证对称性)，不能隔离待测气体或液体，因此不适合在腐蚀性或杂质流体中工作。
第四，电磁压力传感器
各种利用电磁原理的传感器统称，主要包括电感式压力传感器、霍尔压力传感器、涡流压力传感器等。
感应压力传感器
电感式压力传感器的工作原理是当压力作用在膜片上时，气隙的大小发生变化，气隙的变化影响线圈电感的变化。处理电路可以将电感的变化转换成相应的信号输出，从而达到测量压力的目的。这种压力传感器根据磁路的变化可分为变磁阻式和变磁导率式两种。电感式压力传感器的优点是灵敏度高，量程大。缺点是不能应用于高频动态环境。
变磁阻压力传感器的主要部件是铁芯和膜片。它们之间的气隙形成磁路。当有压力时，气隙的大小发生变化，即磁阻发生变化。如果给铁芯线圈施加一定的电压，电流会随着气隙的变化而变化，从而测得压力。
在高磁通密度的情况下，铁磁材料的磁导率是不稳定的，在这种情况下，可变磁导率压力传感器可以用来测量。可变磁导率压力传感器使用可移动的磁性元件来代替铁芯。压力的变化导致磁性元件的运动，从而磁导率发生变化，得到压力值。
霍尔压力传感器
霍尔压力传感器是基于一些半导体材料的霍尔效应。霍尔效应是指将固体导体置于磁场中，有电流通过时，导体中的电载流子被洛伦兹力偏压向一侧，进而产生电压(霍尔电压)的现象。电压引起的电场力会平衡洛伦兹力。通过霍尔电压的极性，可以确认导体中的电流是由带负电的粒子(自由电子)的运动引起的。
当对导体施加垂直于电流方向的磁场时，导体中的电子会被洛伦兹力聚集，从而产生电子聚集方向的电场。这个电场会使后面的电子受到电功率，以平衡磁场引起的洛伦兹力，使后面的电子能够顺利通过，不会发生偏移，这就是所谓的霍尔效应。产生的内置电压称为霍尔电压。
当磁场为交变磁场时，霍尔电动势也是同频率的交变电动势，霍尔电动势建立的时间极短，因此其响应频率高。理想霍尔元件的材料需要高电阻率和载流子迁移率，以获得大的霍尔电动势。常用的霍尔元件材料多为半导体，包括N型硅(Si)、锑化铟(InSb)、砷化铟(InAs)、锗(Ge)、砷化镓GaAs和多层半导体结构材料。n型硅具有良好的霍尔系数、温度稳定性和线性度，砷化镓温漂小，所以目前使用。
涡流压力传感器
基于涡流效应的压力传感器。涡流效应是由运动磁场与金属导体相交，或运动金属导体与磁场垂直相交而产生的。简而言之，就是电磁感应效应造成的。这个动作在导体中产生电流。
涡流特性使得涡流检测具有零频响，因此涡流压力传感器可用于检测静态力。
v型振弦压力传感器
振弦式压力传感器属于频率敏感型传感器，这种频率测量具有较高的精度，因为时间和频率是可以精确测量的物理参数，频率信号在传输过程中可以忽略电缆电阻、电感、电容等因素的影响。同时，振弦式压力传感器还具有抗干扰能力强、零点漂移小、温度特性好、结构简单、分辨率高、性能稳定、数据传输、处理和存储方便、易于实现仪器数字化等特点，因此振弦式压力传感器也可以作为传感技术的发展方向之一。
振弦式压力传感器的敏感元件是一根张紧的钢弦，敏感元件的固有频率与张紧力有关。弦的长度是固定的，弦振动频率的变化可以用来测量张力，即输入是力信号，输出是频率信号。振弦式压力传感器分为两部分，下半部分主要是敏感元件的组合。上部组件为铝壳，内含电子模块和接线端子，分为两个小房间，接线时不会影响电子模块室的密封性能。
振弦式压力传感器可选择电流输出型和频率输出型。振弦压力传感器处于工作模式，振弦以其共振频率连续振动。当被测压力发生变化时，频率也会发生变化，这个频率信号可以通过转换器转换成4~20mA的电流信号。
常见压力传感器的工作原理
1.压阻式力传感器:电阻应变片是压阻式应变传感器的主要元件之一。金属电阻应变片的工作原理是吸附在基材上的应变电阻随机械变形而变化的现象，俗称电阻应变效应。
2.陶瓷压力传感器:陶瓷压力传感器是基于压阻效应，压力直接作用在陶瓷膜片的正面，使膜片产生轻微变形。厚膜电阻印刷在陶瓷膜片的背面，连接形成惠斯通电桥。由于压阻电阻器的压阻效应，电桥产生与压力以及激励电压成比例的高度线性的电压信号。标准信号根据不同的压力范围校准为2.0/3.0/3.3mv/。
3.扩散硅压力传感器:扩散硅压力传感器的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在传感器的膜片(不锈钢或陶瓷)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。该变化由电子电路检测，并且对应于该压力的标准测量信号被转换并输出。
4.蓝宝石压力传感器:基于应变电阻的工作原理，采用硅蓝宝石作为半导体敏感元件，具有测量特性。
做爱。因此，由硅-蓝宝石制成的半导体传感器对温度变化不敏感，即使在高温下也具有良好的工作特性。蓝宝石抗辐射能力强；此外，硅-蓝宝石半导体传感器没有p-n漂移。
5.压电式压力传感器:压电效应是压电式传感器的主要工作原理。压电传感器不能用于静态测量，因为只有当回路具有无穷大的输入阻抗时，外力作用后的电荷才得以保留。实际情况并非如此，因此决定了压电传感器只能测量动态应力。压力传感器的工作原理
一个
应变式压力传感器原理
机械传感器有很多种，如电阻应变式压力传感器、半导体应变式压力传感器、压阻式压力传感器、电感式压力传感器、电容式压力传感器、谐振式压力传感器、电容式加速度传感器等。
电阻应变片是一种将被测零件上的应变变化转换成电信号的敏感器件。金属电阻应变计和半导体应变计被广泛使用。通常，应变仪通过一种特殊的粘合剂与产生机械应变的基板紧密结合。当衬底的应力改变时，应变仪的电阻改变，从而施加到电阻器的电压改变。一般这种应变片形成一个应变电桥，经后续的仪表放大器放大后，再传输到处理电路(通常是A/D)
转换和CPU
)显示器或致动器。
二
陶瓷压力传感器原理
陶瓷压力传感器
压力直接作用在陶瓷膜片的前表面，引起膜片的轻微变形。厚膜电阻印刷在陶瓷膜片的背面，连接形成惠斯通电桥(闭合电桥)。由于压敏电阻的压阻效应，电桥产生与压力成比例的电压信号。
三
扩散硅压力传感器原理
工作原理:被测介质的压力直接作用在传感器的膜片(不锈钢或陶瓷)上，使膜片产生与介质压力成正比的微位移，从而改变传感器的电阻值。
该变化由电子电路检测，并且对应于该压力的标准测量信号被转换并输出。
四
蓝宝石压力传感器
基于应变电阻的工作原理，硅-
蓝宝石作为半导体敏感元件，具有良好的计量特性。
五
压电压力传感器原理
压电传感器中使用的主要压电材料包括应时、酒石酸钾钠和磷酸二氢。其中，应时(二氧化硅)是一种天然晶体，在这种晶体中发现了压电效应。在一定的温度范围内，压电性能一直存在，但温度超过这个范围后，压电性能完全消失(这个高温称为
居里点)。由于电场随应力的变化而略有变化(也就是说压电系数相对较低)，应时逐渐被其他压电晶体所取代。