最全壓力傳感器分類及工做原理！

　　自動化技術的進步帶動了工業設備的更新換代。除了液柱式壓力計、彈性式壓力錶外，工業設備中採用更多的是可將壓力轉換成電信號的壓力變送器和傳感器。那麼這些壓力變送器和傳感器是如何將壓力信號轉換爲電信號的呢？今天小編爲你們彙總了目前最多見的幾種壓力傳感器的測量原理，一塊兒過足癮吧！
　　一、壓電壓力傳感器
　　基於壓電效應（Piezoelectric effect），利用電氣元件和其餘機械把待測的壓力轉換成爲電量，再進行相關測量工做的測量精密儀器。壓電傳感器只能夠應用在動態測量當中。主要的壓電材料是：磷酸二氫胺、酒石酸鉀鈉和石英。隨着技術的發展，壓電效應也已經在多晶體上獲得應用了。例如：壓電陶瓷，鈮鎂酸壓電陶瓷、鈮酸鹽系壓電陶瓷和鈦酸鋇壓電陶瓷等等都包括在內。
　　以壓電效應爲工做原理的傳感器是機電轉換式和自發電式傳感器。它的敏感元件是用壓電材料製做而成的。當壓電材料受到外力做用時表面會造成電荷，電荷經過電荷放大器、測量電路的放大以及變換阻抗之後，就會被轉換成爲與所受外力成正比關係的電量輸出。它用來測量力以及能夠轉換成爲力的非電物理量，例如：加速度和壓力。
　　優勢是：重量較輕、工做可靠、結構簡單、信噪比高、靈敏度高以及信頻寬等。
　　缺點是：有部分電壓材料忌潮溼，所以須要採起一系列的防潮措施；而輸出電流響應又比較差，就要使用電荷放大器或者高輸入阻抗電路來彌補這個缺點。
　　二、壓阻壓力傳感器
　　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。不一樣於壓電效應，壓阻效應只產生阻抗變化，並不會產生電荷。大多數金屬材料與半導體材料都被發現具備壓阻效應。因爲硅是現今集成電路的主要材料，以硅製做而成的壓阻元件的應用就變得很是有意義。電阻變化不單是來自與應力有關的幾何形變，並且也來自材料自己與應力相關的電阻，這使得其程度因子大於金屬數百倍之多。
　　最全壓力傳感器分類及工做原理！認真看完就會明白其中的奧祕壓阻壓力傳感器通常經過引線接入惠斯登電橋中。平時敏感芯體沒有外加壓力做用，電橋處於平衡狀態（稱爲零位），當傳感器受壓後芯片電阻發生變化，電橋將失去平衡。若給電橋加一個恆定電流或電壓電源，電橋將輸出與壓力對應的電壓信號，這樣傳感器的電阻變化經過電橋轉換成壓力信號輸出。電橋檢測出電阻值的變化，通過放大後，再通過電壓電流的轉換，變換成相應的電流信號，該電流信號經過非線性校訂環路的補償，即產生了與輸入電壓成線性對應關係的4～20mA標準輸出信號。
　　爲減少溫度變化對芯體電阻值的影響，提升測量精度，壓力傳感器都採用溫度補償措施使其零點漂移、靈敏度、線性度、穩定性等技術指標保持較高水平。
　　三、電容壓力傳感器
　　利用電容做爲敏感元件，將被測壓力轉換成電容值改變的壓力傳感器。這種壓力傳感器通常採用圓形金屬薄膜或鍍金屬薄膜做爲電容器的一個電極，當薄膜感覺壓力而變形時，薄膜與固定電極之間造成的電容量發生變化，經過測量電路便可輸出與電壓成必定關係的電信號。電容式壓力傳感器屬於極距變化型電容式傳感器，可分爲單電容式壓力傳感器和差動電容式壓力傳感器。
　　最全壓力傳感器分類及工做原理！認真看完就會明白其中的奧祕單電容式壓力傳感器由圓形薄膜與固定電極構成。薄膜在壓力的做用下變形，從而改變電容器的容量，其靈敏度大體與薄膜的面積和壓力成正比，而與薄膜的張力和薄膜到固定電極的距離成反比。另外一種型式的固定電極取凹形球面狀，膜片爲周邊固定的張緊平面，膜片可用塑料鍍金屬層的方法制成。這種型式適於測量低壓，並有較高過載能力。還能夠採用帶活塞動極膜片製成測量高壓的單電容式壓力傳感器。這種型式可減少膜片的直接受壓面積，以便採用較薄的膜片提升靈敏度。它還與各類補償和保護部以及放大電路總體封裝在一塊兒，以便提升抗干擾能力。這種傳感器適於測量動態高壓和對飛行器進行遙測。單電容式壓力傳感器還有傳聲器式（即話筒式）和聽診器式等型式。
　　差動電容式壓力傳感器的受壓膜片電極位於兩個固定電極之間，構成兩個電容器。在壓力的做用下一個電容器的容量增大而另外一個則相應減少，測量結果由差動式電路輸出。它的固定電極是在凹曲的玻璃表面上鍍金屬層而製成。過載時膜片受到凹面的保護而不致破裂。差動電容式壓力傳感器比單電容式的靈敏度高、線性度好，但加工較困難（特別是難以保證對稱性），並且不能實現對被測氣體或液體的隔離，所以不宜於工做在有腐蝕性或雜質的流體中。
　　四、電磁壓力傳感器
　　利用電磁原理的傳感器統稱爲電磁壓力傳感器，主要包括電感壓力傳感器、霍爾壓力傳感器、電渦流壓力傳感等。
　　①電感壓力傳感器
　　電感式壓力傳感器的工做原理是因爲磁性材料和磁導率不一樣，當壓力做用於膜片時，氣隙大小發生改變，氣隙的改變影響線圈電感的變化，處理電路能夠把這個電感的變化轉化成相應的信號輸出，從而達到測量壓力的目的。該種壓力傳感器按磁路變化能夠分爲兩種：變磁阻和變磁導。電感式壓力傳感器的優勢在於靈敏度高、測量範圍大；缺點就是不能應用於高頻動態環境。
　　最全壓力傳感器分類及工做原理！認真看完就會明白其中的奧祕變磁阻式壓力傳感器主要部件是鐵芯跟膜片。它們跟之間的氣隙造成了一個磁路。當有壓力做用時，氣隙大小改變，即磁阻發生了變化。若是在鐵芯線圈上加必定的電壓，電流會隨着氣隙的變化而變化，從而測出壓力。
　　最全壓力傳感器分類及工做原理！認真看完就會明白其中的奧祕在磁通密度高的場合，鐵磁材料的導磁率不穩定，這種狀況下能夠採用變磁導式壓力傳感器測量。變磁導式壓力傳感器用一個可移動的磁性元件代替鐵芯，壓力的變化致使磁性元件的移動，從而磁導率發生改變，由此得出壓力值。
　　②霍爾壓力傳感器
　　霍爾壓力傳感器是基於某些半導體材料的霍爾效應制成的。霍爾效應是指當固體導體放置在一個磁場內，且有電流經過時，導體內的電荷載子受到洛倫茲力而偏向一邊，繼而產生電壓（霍爾電壓）的現象。電壓所引致的電場力會平衡洛倫茲力。經過霍爾電壓的極性，可證明導體內部的電流是由帶有負電荷的粒子（自由電子）之運動所形成。
　　最全壓力傳感器分類及工做原理！認真看完就會明白其中的奧祕在導體上外加與電流方向垂直的磁場，會使得導線中的電子受到洛倫茲力而彙集，從而在電子彙集的方向上產生一個電場，此電場將會使後來的電子受到電力做用而平衡掉磁場形成的洛倫茲力，使得後來的電子能順利經過不會偏移，此稱爲霍爾效應。而產生的內建電壓稱爲霍爾電壓。
　　當磁場爲一交變磁場時，霍爾電動勢也爲同頻率的交變電動勢，創建霍爾電動勢的時間極短，故其響應頻率高。經常使用霍爾元件的材料大都是半導體，包括N型硅(Si)、銻化銦(InSb)、砷化銦InAs)、鍺(Ge)、砷化鎵GaAs)及多層半導體質結構材料。
　　③電渦流壓力傳感器
　　基於電渦流效應，由一個移動的磁場與金屬導體相交，或是由移動的金屬導體與磁場垂直交會所產生。簡而言之，就是電磁感應形成的。這個動做產生了一個在導體內循環的電流。電渦流特性使電渦流檢測具備零頻率響應等特性，所以電渦流壓力傳感器可用於靜態力檢測。
　　最全壓力傳感器分類及工做原理！認真看完就會明白其中的奧祕五、振弦壓力傳感器
　　振弦壓力傳感器屬於頻率敏感型傳感器，這種頻率測量具備想當高的準確度，由於時間和頻率是能準確測量的物理量參數，並且頻率信號在傳輸過程當中能夠忽略電纜的電阻、電感、電容等因素的影響。同時，振弦式壓力傳感器還具備較強的抗干擾能力，零點漂移小、溫度特性好、結構簡單、分辨率高、性能穩定，便於數據傳輸、處理和存儲，容易實現儀表數字化，因此振弦式壓力傳感器也能夠做爲傳感技術發展的方向之一。
　　振弦式壓力傳感器的敏感元件是拉緊的鋼弦，敏感元件的固有頻率與拉緊力大小有關。弦的長度是固定的，弦的振動頻率變化量可用來測算拉力的大小，即輸入的是力信號，輸出的是頻率信號。振弦式壓力傳感器分爲上下兩個部分組成，下部構件主要是敏感元件組合體。上部構件是鋁殼，包含一個電子模塊和一個接線端子，分紅兩個小室放置，這樣在接線時就不會影響電子模塊室的密封性。
　　最全壓力傳感器分類及工做原理！認真看完就會明白其中的奧祕振弦式壓力傳感器能夠選擇電流輸出型和頻率輸出型。振弦式壓力傳感器在運做式，振弦以其諧振頻率不停振動，當測量的壓力發生變化時，頻率會產生變化，這種頻率信號通過轉換器轉換爲4~20mA的電流信號。
　　壓力傳感器MPS-3117-006GC的參數
　　材料： 陶瓷
　　種類： 壓力
　　加工定製： 否
　　防禦等級： 2X
　　材料物理性質： 半導體
　　型號： MPS-3117-006GC
　　材料晶體結構： 單晶
　　線性度： ±0.3（%F.S.）
　　品牌： 全磊
　　輸出信號： 模擬型
　　製做工藝： 集成
　　品牌 臺灣全磊 型
　　號 MPS-3117-006GC
　　臺灣全磊壓力傳感器MPS-3100系列的特色
　　1.SMD封裝
　　2.溫度範圍廣：－40--85度
　　3.固態可靠性
　　4.容易使用
　　5.容易嵌入OEM裝置
　　6.表壓型式（5.八、15PSI）
　　應用 1.數字血壓計
　　2.數字壓力錶
　　3.環境監測
　　4.消費電子&運動領域
　　5.醫療監測儀器
　　6.拋棄式血壓計