【導讀】意yi法fa半ban導dao體ti的de氣qi壓ya傳chuan感gan器qi已yi經jing越yue來lai越yue多duo地di被bei用yong於yu智zhi能neng手shou機ji，平ping板ban電dian腦nao和he可ke穿chuan戴dai技ji術shu中zhong，並bing為wei精jing準zhun的de高gao度du位wei置zhi監jian測ce以yi及ji預yu測ce性xing維wei護hu等deng新xin工gong業ye應ying用yong打da開kai大da門men。那na該gai如ru何he根gen據ju設she計ji需xu求qiu選xuan擇ze合he適shi的de氣qi壓ya傳chuan感gan器qi？關guan注zhu哪na些xie具ju體ti參can數shu？選xuan品pin上shang需xu要yao考kao慮lv哪na些xie技ji術shu細xi節jie
？2022年最新的氣壓傳感器組合有哪些？氣壓傳感器又有什麼新的應用方向
？通過本文介紹的“3483”選型法則，希望您能獲得必要的信息，為下一個設計匹配出最理想的氣壓傳感器。

了解3種壓力測量方法及4種製作技術，選擇合適自己設計的那款

氣qi壓ya傳chuan感gan器qi用yong於yu檢jian測ce氣qi體ti或huo液ye體ti的de氣qi壓ya。作zuo為wei一yi種zhong換huan能neng器qi，氣qi壓ya傳chuan感gan器qi將jiang所suo施shi加jia的de氣qi壓ya轉zhuan換huan成cheng模mo擬ni或huo數shu字zi輸shu出chu信xin號hao，通tong常chang根gen據ju氣qi壓ya測ce量liang類lei型xing以yi及ji壓ya敏min技ji術shu進jin行xing分fen類lei。

測量氣壓有三種方法：

✦ 絕壓：絕(jue)壓(ya)是(shi)相(xiang)對(dui)於(yu)理(li)想(xiang)真(zhen)空(kong)測(ce)量(liang)的(de)氣(qi)壓(ya)。如(ru)果(guo)把(ba)絕(jue)對(dui)氣(qi)壓(ya)傳(chuan)感(gan)器(qi)放(fang)在(zai)空(kong)氣(qi)中(zhong)

，那(na)麼(me)傳(chuan)感(gan)器(qi)將(jiang)讀(du)取(qu)該(gai)位(wei)置(zhi)的(de)實(shi)際(ji)氣(qi)壓(ya)。因(yin)此(ci)
，絕(jue)對(dui)氣(qi)壓(ya)傳(chuan)感(gan)器(qi)受(shou)到(dao)海(hai)拔(ba)變(bian)化(hua)和(he)天(tian)氣(qi)變(bian)化(hua)等(deng)影(ying)響(xiang)。

✦ 差壓：兩個氣壓源之間測得的氣壓差。

✦ 表壓：當其中一個氣壓源為環境氣壓時，測得的氣壓差就叫做表壓。

明確了測壓方法後，還需要意識到氣壓傳感器製作時所采用的不同原理將直接影響到檢測的精度、範圍、傳感器尺寸以及適用的環境。以下是最常用的幾種壓敏技術：

✦ 壓阻式氣壓傳感器：利用壓阻效應,檢測施加氣壓時安裝在膜片上的一個或多個電阻的電阻變化。適用於物聯網
、工業和醫療等所需的通用壓力測試。

✦ 壓電式氣壓傳感器：利用壓電材料的特性, 檢測施加在表麵的氣壓成正比的電荷。適用於高溫環境，比如在噴氣發動機上進行高動力壓力測量。

✦ 電容式氣壓傳感器：檢測由玻璃,陶瓷或者矽製成的膜片運動引起的電容變化來測量氣壓。同樣適用於物聯網、工業和醫療所需的通用壓力測試

✦ 光纖氣壓傳感器：利用光纖中的光效應。適用於石油天然氣
、航空航天、國防醫療等惡劣環境。

了解氣壓傳感器的8個主要參數

除了氣壓傳感器的基本原理外

，您還需要了解相關參數的含義，這也是您選擇氣壓傳感器的主要參考依據：

1. 氣壓範圍或量程：chuanganqinenggouceliangdeqiyaqujian。chuanganqinengchengshoudeguoyazhi，yejiushidangqiyachuanganqihuidaogongzuofanweineishi
，shebeikeyichengshoubingbaochigongnengdezuidaqiya，yeyinggainarukaoliangfanwei。

2. 精準度：絕對精度表示氣壓傳感器輸出與實際氣壓的接近程度。它表示為兩個值之間的差值。相對精度則是兩次測量之間的誤差。

3. 封裝：由最終應用環境和大小限製決定。小尺寸

，防水封裝往往更受青睞。

4. 噪音：簡而言之就是與傳感器輸入變化有關的傳感器輸出隨機變化。

5. 溫度係數偏移量：也被稱為0壓強的溫度係數。表示在0氣壓下偏移量受溫度影響的變化值，所以越小越好。

6. 輸出數據速率：數據采樣的速率。

7. 帶寬：可以采樣而不產生混疊的最高頻率信號。

8. 功耗：對於那些運行在小電池上
，以及那些需要盡可能保持電池壽命的應用來說，功耗極其重要。功耗跟ODR和分辨率的選擇有很大關係

，氣壓傳感器的RMS 噪音也跟帶寬和分辨率有關，所以要權衡功耗的分辨率以適合傳感器的應用要求。

當然，還有其他參數，如電源電壓工作溫度、範圍、通信接口等等。

打造優秀氣壓傳感器的3大講究

在掌握這些基本知識後，我們看看製造一款優秀的氣壓傳感器需要哪些構件？

在這裏我們以ST意法半導體的傳感器產品為例。為了適應更廣泛的應用需求
，ST氣壓傳感器采用絕壓測量, 基於壓阻技術。 

✦ 首先在基礎的傳感構件上

，ST采用專有工藝獨特結構的懸浮膜
，提高抗PCB噪聲的能力。

✦ 其次
，采用專用集成電路將電阻值轉換成數字信號輸出，以連接到外部微控製器或處理器。

✦ 最後，在封裝上，通常有2種選擇：

全包裹式封裝
，可以提高魯棒性，可靠性和防潮性，同時減小封裝厚度。

防水封裝。獨特的圓柱封裝，全金屬的圓柱體組裝在陶瓷基板上。再加上O型圈起到防水作用。

那怎麼來提高和驗證封裝的可靠性？

對於全包裹式封裝
，ST采用6個直徑20um的小孔用於感應外界的氣壓。大氣裏大部分灰塵的直徑大於20um,采用這個直徑範圍的氣孔，灰塵不容易進入導致堵塞。我們做了一個灰塵汙染實驗，ST氣壓傳感器被放在一個裝滿灰塵的容器中進行100次循環實驗。結果隻有不到10%的灰塵會進入封裝中
，並且參與測試的所有ST氣壓傳感器並沒有出現明顯的輸出漂移，隻要6個孔裏有一個沒有被堵塞

，氣壓計都可以正常工作。市場上其他單孔大於300um的氣壓計會讓80%到100%的灰塵進入設備內部，影響性能。因此氣孔的直徑和數量是您選擇全包裹式封裝的一個主要考量。

✦ 同樣，對於防水封裝，ST均進行了過壓和腐蝕性測試。過壓測試中，設備被浸入水中
，從正常環境氣壓到10Bar氣壓下進行40個循環測試

，如果均無氣泡參數則足以證明封裝的魯棒性。而腐蝕性測試，則是將設備在熱氯
、溴、鹽水，洗發水、洗手液等不同液體中浸泡，然後進入氣候室幹燥，循環34次，測試之後
，該裝置仍然需要表現出高穩定性，不影響精度或其他性能問題。

隻有這些經過嚴謹封裝測試的防塵和防水氣壓傳感器，才能以最佳性能滿足無人機、可穿戴智能家居、智能手機

、平板電腦這些物聯網設備；緊急9-1-1呼叫這些需要準確高度位置的設備；以及水位監測、智能電表等工業設備的多種應用需求。

應用實例: 氣壓傳感器為地理定位帶來一個全新的維度

對於擁有多層建築的複雜城市環境而言，目前的GPS技術並不能提供可靠的三維位置數據。ST的合作夥伴NEXTNAV公司為此提供了一個解決方案。該方案的設計基於氣壓變化——當人向某一個高度移動時，氣壓會下降。 如下圖所示，在該方案中

，首先可穿戴設備或者手機上必須擁有一個優質的氣壓傳感器，比如ST意法半導體的氣壓傳感器產品，

其次
，NextNavdangdiduogedifangjunbushulegaodujiancezhan，yongyuceliangjubuhuanjingqiya
，xiaozhengtianqidengyingxiangyinsu，chuangjianchuyigegaojingdudehaibadushu
，jinerquedinggaishebeisuochudejingqueloucenggaodu，weidilidingweidailaiquanxindenengli。gaifanganmuqianyifugaiquanmei4400+縣市，90%高於3層的建築。

圖：為定位增加了垂直維度
，隨著室內電梯運行，左側軸上的高度定位隨之變化

來源：ST

作者：Vivian Wang, Yude Jiang

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