壓力傳感器通常由壓力敏感元件和信號處理單元組成。按不同的測試壓力類型，壓力傳感器可分為表壓傳感器、差壓傳感器和絕壓傳感器。

 

壓力傳感器是工業實踐中最為常用的一種傳感器，其廣泛應用於各種工業自控環境
，涉及水利水電、鐵路交通、智能建築、生產自控、航空航天、軍工、石化、油井、電力
、船舶、機床、管道等眾多行業。下麵就簡單介紹一些常用傳感器原理及其應用

 

1 應變片壓力傳感器原理與應用

 

力學傳感器的種類繁多
，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xie振zhen式shi壓ya力li傳chuan感gan器qi及ji電dian容rong式shi加jia速su度du傳chuan感gan器qi等deng。但dan應ying用yong最zui為wei廣guang泛fan的de是shi壓ya阻zu式shi壓ya力li傳chuan感gan器qi，它ta具ju有you極ji低di的de價jia格ge和he較jiao高gao的de精jing度du以yi及ji較jiao好hao的de線xian性xing特te性xing。下xia麵mian我wo們men主zhu要yao介jie紹shao這zhe類lei傳chuan感gan器qi。

 

在zai了le解jie壓ya阻zu式shi力li傳chuan感gan器qi時shi，我wo們men首shou先xian認ren識shi一yi下xia電dian阻zu應ying變bian片pian這zhe種zhong元yuan件jian。電dian阻zu應ying變bian片pian是shi一yi種zhong將jiang被bei測ce件jian上shang的de應ying變bian變bian化hua轉zhuan換huan成cheng為wei一yi種zhong電dian信xin號hao的de敏min感gan器qi件jian。它ta是shi壓ya阻zu式shi應ying變bian傳chuan感gan器qi的de主zhu要yao組zu成cheng部bu分fen之zhi一yi。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。

 

金屬電阻應變片的內部結構

 

 

如上圖所示，是電阻應變片的結構示意圖，它由基體材料、金屬應變絲或應變箔
、絕緣保護片和引出線等部分組成。根據不同的用途，電阻應變片的阻值可以由設計者設計，但電阻的取值範圍應注意：zuzhitaixiao，suoxudequdongdianliutaida，tongshiyingbianpiandefarezhishibenshendewenduguogao
，butongdehuanjingzhongshiyong，shiyingbianpiandezuzhibianhuataida
，shuchulingdianpiaoyimingxian，tiaolingdianluguoyufuza。erdianzutaida，zukangtaigao
，kangwaijiededianciganraonenglijiaocha。yibanjunweijishiouzhijishiqianouzuoyou。

 

電阻應變片的工作原理

 

金jin屬shu電dian阻zu應ying變bian片pian的de工gong作zuo原yuan理li是shi吸xi附fu在zai基ji體ti材cai料liao上shang應ying變bian電dian阻zu隨sui機ji械xie形xing變bian而er產chan生sheng阻zu值zhi變bian化hua的de現xian象xiang
，俗su稱cheng為wei電dian阻zu應ying變bian效xiao應ying。金jin屬shu導dao體ti的de電dian阻zu值zhi可ke用yong下xia式shi表biao示shi：

 

式中：ρ——金屬導體的電阻率（Ω·cm2/m）

 

S——導體的截麵積（cm2）

 

L——導體的長度（m）

 

我wo們men以yi金jin屬shu絲si應ying變bian電dian阻zu為wei例li，當dang金jin屬shu絲si受shou外wai力li作zuo用yong時shi，其qi長chang度du和he截jie麵mian積ji都dou會hui發fa生sheng變bian化hua

，從cong上shang式shi中zhong可ke很hen容rong易yi看kan出chu，其qi電dian阻zu值zhi即ji會hui發fa生sheng改gai變bian，假jia如ru金jin屬shu絲si受shou外wai力li作zuo用yong而er伸shen長chang時shi

，其qi長chang度du增zeng加jia，而er截jie麵mian積ji減jian少shao，電dian阻zu值zhi便bian會hui增zeng大da。當dang金jin屬shu絲si受shou外wai力li作zuo用yong而er壓ya縮suo時shi，長chang度du減jian小xiao而er截jie麵mian增zeng加jia，電dian阻zu值zhi則ze會hui減jian小xiao。隻zhi要yao測ce出chu加jia在zai電dian阻zu的de變bian化hua（通常是測量電阻兩端的電壓），即可獲得應變金屬絲的應變情

 

2 陶瓷壓力傳感器原理及應用

 

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shu出chu信xin號hao強qiang，長chang期qi穩wen定ding性xing好hao。高gao特te性xing，低di價jia格ge的de陶tao瓷ci傳chuan感gan器qi將jiang是shi壓ya力li傳chuan感gan器qi的de發fa展zhan方fang向xiang，在zai歐ou美mei國guo家jia有you全quan麵mian替ti代dai其qi它ta類lei型xing傳chuan感gan器qi的de趨qu勢shi，在zai中zhong國guo也ye越yue來lai越yue多duo的de用yong戶hu使shi用yong陶tao瓷ci傳chuan感gan器qi替ti代dai擴kuo散san矽gui壓ya力li傳chuan感gan器qi。

 

3 擴散矽壓力傳感器原理及應用

 

工作原理：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。

 

原理圖

 

4 藍寶石壓力傳感器原理與應用

 

利用應變電阻式工作原理
，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。

 

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。

 

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）。在(zai)絕(jue)壓(ya)壓(ya)力(li)傳(chuan)感(gan)器(qi)和(he)變(bian)送(song)器(qi)中(zhong)，藍(lan)寶(bao)石(shi)薄(bo)片(pian)，與(yu)陶(tao)瓷(ci)基(ji)極(ji)玻(bo)璃(li)焊(han)料(liao)連(lian)接(jie)在(zai)一(yi)起(qi)，起(qi)到(dao)了(le)彈(dan)性(xing)元(yuan)件(jian)的(de)作(zuo)用(yong)
，將(jiang)被(bei)測(ce)壓(ya)力(li)轉(zhuan)換(huan)為(wei)應(ying)變(bian)片(pian)形(xing)變(bian)，從(cong)而(er)達(da)到(dao)壓(ya)力(li)測(ce)量(liang)的(de)目(mu)的(de)。

 

5 壓電壓力傳感器原理與應用

 

壓電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（二氧化矽）shiyizhongtianranjingti，yadianxiaoyingjiushizaizhezhongjingtizhongfaxiande，zaiyidingdewendufanweizhinei，yadianxingzhiyizhicunzai，danwenduchaoguozhegefanweizhihou
，yadianxingzhiwanquanxiaoshi（這個高溫就是所謂的“居裏點”）。由於隨著應力的變化電場變化微小（也就說壓電係數比較低），suoyishiyingzhujianbeiqitadeyadianjingtisuotidai。erjiushisuanjianajuyouhendadeyadianlingminduheyadianxishu
，danshitazhinengzaishiwenheshidubijiaodidehuanjingxiacainenggouyingyong。linsuanerqinganshuyurenzaojingti
，nenggouchengshougaowenhexiangdanggaodeshidu，suoyiyijingdedaoleguangfandeyingyong。

 

現在壓電效應也應用在多晶體上，比如現在的壓電陶瓷
，包括鈦酸鋇壓電陶瓷、PZT、铌酸鹽係壓電陶瓷
、铌鎂酸鉛壓電陶瓷等等。

 

壓(ya)電(dian)效(xiao)應(ying)是(shi)壓(ya)電(dian)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)主(zhu)要(yao)工(gong)作(zuo)原(yuan)理(li)
，壓(ya)電(dian)傳(chuan)感(gan)器(qi)不(bu)能(neng)用(yong)於(yu)靜(jing)態(tai)測(ce)量(liang)，因(yin)為(wei)經(jing)過(guo)外(wai)力(li)作(zuo)用(yong)後(hou)的(de)電(dian)荷(he)

，隻(zhi)有(you)在(zai)回(hui)路(lu)具(ju)有(you)無(wu)限(xian)大(da)的(de)輸(shu)入(ru)阻(zu)抗(kang)時(shi)才(cai)得(de)到(dao)保(bao)存(cun)。實(shi)際(ji)的(de)情(qing)況(kuang)不(bu)是(shi)這(zhe)樣(yang)的(de)
，所(suo)以(yi)這(zhe)決(jue)定(ding)了(le)壓(ya)電(dian)傳(chuan)感(gan)器(qi)隻(zhi)能(neng)夠(gou)測(ce)量(liang)動(dong)態(tai)的(de)應(ying)力(li)。

 

壓電傳感器主要應用在加速度
、壓力和力等的測量中。壓電式加速度傳感器是一種常用的加速度計。它具有結構簡單、體積小、重量輕
、使用壽命長等優異的特點。壓電式加速度傳感器在飛機
、汽車、船舶、橋(qiao)梁(liang)和(he)建(jian)築(zhu)的(de)振(zhen)動(dong)和(he)衝(chong)擊(ji)測(ce)量(liang)中(zhong)已(yi)經(jing)得(de)到(dao)了(le)廣(guang)泛(fan)的(de)應(ying)用(yong)
，特(te)別(bie)是(shi)航(hang)空(kong)和(he)宇(yu)航(hang)領(ling)域(yu)中(zhong)更(geng)有(you)它(ta)的(de)特(te)殊(shu)地(di)位(wei)。壓(ya)電(dian)式(shi)傳(chuan)感(gan)器(qi)也(ye)可(ke)以(yi)用(yong)來(lai)測(ce)量(liang)發(fa)動(dong)機(ji)內(nei)部(bu)燃(ran)燒(shao)壓(ya)力(li)的(de)測(ce)量(liang)與(yu)真(zhen)空(kong)度(du)的(de)測(ce)量(liang)。也(ye)可(ke)以(yi)用(yong)於(yu)軍(jun)事(shi)工(gong)業(ye)


，例(li)如(ru)用(yong)它(ta)來(lai)測(ce)量(liang)槍(qiang)炮(pao)子(zi)彈(dan)在(zai)膛(tang)中(zhong)擊(ji)發(fa)的(de)一(yi)瞬(shun)間(jian)的(de)膛(tang)壓(ya)的(de)變(bian)化(hua)和(he)炮(pao)口(kou)的(de)衝(chong)擊(ji)波(bo)壓(ya)力(li)。它(ta)既(ji)可(ke)以(yi)用(yong)來(lai)測(ce)量(liang)大(da)的(de)壓(ya)力(li)


，也(ye)可(ke)以(yi)用(yong)來(lai)測(ce)量(liang)微(wei)小(xiao)的(de)壓(ya)力(li)。

 

yadianshichuanganqiyeguangfanyingyongzaishengwuyixueceliangzhong
，birushuoxinshidaoguanshiweiyinqijiushiyouyadianchuanganqizhichengde
，yinweiceliangdongtaiyalishirucipubian

，suoyiyadianchuanganqideyingyongjiufeichangguangfan。

 

在(zai)使(shi)用(yong)壓(ya)力(li)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)過(guo)程(cheng)上(shang)
，由(you)於(yu)部(bu)分(fen)細(xi)節(jie)的(de)不(bu)注(zhu)意(yi)可(ke)能(neng)是(shi)出(chu)現(xian)各(ge)種(zhong)不(bu)良(liang)的(de)使(shi)用(yong)體(ti)驗(yan)。小(xiao)編(bian)總(zong)結(jie)自(zi)身(shen)使(shi)用(yong)壓(ya)力(li)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)經(jing)驗(yan)分(fen)享(xiang)給(gei)到(dao)大(da)家(jia)
，希(xi)望(wang)能(neng)幫(bang)助(zhu)大(da)家(jia)快(kuai)速(su)解(jie)決(jue)問(wen)題(ti)。

 

01 壓力傳感器密封圈的問題

 

jiayabiansongqishuchububianhua，zaijiayabiansongqishuchuturanbianhua
，xieyabiansongqilingweihuibuqu，henyoukenengshiyalichuanganqimifengquandewenti。changjiandeshiyouyumifengquanguigeyuanyin
，chuanganqiningjinzhihoumifengquanbeiyasuodaochuanganqiyinyakoulimiandusaichuanganqi
，jiayashiyalijiezhijinbuqu，danzaiyalidashituranchongkaimifengquan，yalichuanganqishoudaoyalierbianhua。paichuzhezhongguzhangdezuijiafangfashijiangchuanganqixiexia
，zhijiechakanlingweishifouzhengchang，ruolingweizhengchangkegenghuanmifengquanzaishi；

 

02 變送器與指針式壓力表對照偏差大

 

出現偏差是正常的現象，確認正常的偏差範圍即可；最(zui)後(hou)一(yi)種(zhong)易(yi)出(chu)現(xian)的(de)故(gu)障(zhang)是(shi)微(wei)差(cha)壓(ya)變(bian)送(song)器(qi)安(an)裝(zhuang)位(wei)置(zhi)對(dui)零(ling)位(wei)輸(shu)出(chu)的(de)影(ying)響(xiang)。微(wei)差(cha)壓(ya)變(bian)送(song)器(qi)由(you)於(yu)其(qi)測(ce)量(liang)範(fan)圍(wei)很(hen)小(xiao)，變(bian)送(song)器(qi)中(zhong)傳(chuan)感(gan)元(yuan)件(jian)會(hui)影(ying)響(xiang)到(dao)微(wei)差(cha)壓(ya)變(bian)送(song)器(qi)的(de)輸(shu)出(chu)。安(an)裝(zhuang)時(shi)應(ying)使(shi)變(bian)送(song)器(qi)的(de)壓(ya)力(li)敏(min)感(gan)件(jian)軸(zhou)向(xiang)垂(chui)直(zhi)於(yu)重(zhong)力(li)方(fang)向(xiang)
，安(an)裝(zhuang)固(gu)定(ding)後(hou)調(tiao)整(zheng)變(bian)送(song)器(qi)零(ling)位(wei)到(dao)標(biao)準(zhun)值(zhi)。

 

03 壓力上去
，變送器輸出上不去

 

cizhongqingkuang
，xianyingjianzhayalijiekoushifoulouqihuozhebeiduzhu，ruguoquerenbushi
，jianzhajiexianfangshihejianzhadianyuan，rudianyuanzhengchangzejinxingjiandanjiayakanshuchushifoubianhua，huozhechakanchuanganqilingweishifouyoushuchu，ruowubianhuazechuanganqiyisunhuai

，kenengshiyibiaosunhuaihuozhezhenggexitongdeqitahuanjiedewenti


；

 

04 變送器輸出信號不穩

 

這種故障有肯是壓力源的問題。壓力源本身是一個不穩定的壓力

，很有可能是儀表或壓力傳感器抗幹擾能力不強、傳感器本身振動很厲害和傳感器故障；

 

 

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