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

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、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、xiezhenshiyalichuanganqijidianrongshijiasuduchuanganqideng。danyingyongzuiweiguangfandeshiyazushiyalichuanganqi
，tajuyoujididejiagehejiaogaodejingduyijijiaohaodexianxingtexing。xiamianwomenzhuyaojieshaozheleichuanganqi。

　　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

　　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：阻(zu)值(zhi)太(tai)小(xiao)，所(suo)需(xu)的(de)驅(qu)動(dong)電(dian)流(liu)太(tai)大(da)，同(tong)時(shi)應(ying)變(bian)片(pian)的(de)發(fa)熱(re)致(zhi)使(shi)本(ben)身(shen)的(de)溫(wen)度(du)過(guo)高(gao)，不(bu)同(tong)的(de)環(huan)境(jing)中(zhong)使(shi)用(yong)，使(shi)應(ying)變(bian)片(pian)的(de)阻(zu)值(zhi)變(bian)化(hua)太(tai)大(da)
，輸(shu)出(chu)零(ling)點(dian)漂(piao)移(yi)明(ming)顯(xian)
，調(tiao)零(ling)電(dian)路(lu)過(guo)於(yu)複(fu)雜(za)。而(er)電(dian)阻(zu)太(tai)大(da)
，阻(zu)抗(kang)太(tai)高(gao)，抗(kang)外(wai)界(jie)的(de)電(dian)磁(ci)幹(gan)擾(rao)能(neng)力(li)較(jiao)差(cha)。一(yi)般(ban)均(jun)為(wei)幾(ji)十(shi)歐(ou)至(zhi)幾(ji)十(shi)千(qian)歐(ou)左(zuo)右(you)。

　　電阻應變片的工作原理

　　jinshudianzuyingbianpiandegongzuoyuanlishixifuzaijiticailiaoshangyingbiandianzusuijixiexingbianerchanshengzuzhibianhuadexianxiang


，suchengweidianzuyingbianxiaoying。jinshudaotidedianzuzhikeyongxiashibiaoshi：

　　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)

　　womenyijinshusiyingbiandianzuweili，dangjinshusishouwailizuoyongshi，qichangduhejiemianjidouhuifashengbianhua，congshangshizhongkehenrongyikanchu，qidianzuzhijihuifashenggaibian，jiarujinshusishouwailizuoyongershenchangshi

，qichangduzengjia，erjiemianjijianshao，dianzuzhibianhuizengda。dangjinshusishouwailizuoyongeryasuoshi，changdujianxiaoerjiemianzengjia，dianzuzhizehuijianxiao。zhiyaocechujiazaidianzudebianhua(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，shuchuxinhaoqiang
，changqiwendingxinghao。gaotexing，dijiagedetaocichuanganqijiangshiyalichuanganqidefazhanfangxiang
，zaioumeiguojiayouquanmiantidaiqitaleixingchuanganqidequshi，zaizhongguoyeyuelaiyueduodeyonghushiyongtaocichuanganqitidaikuosanguiyalichuanganqi。

　　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)，使shi膜mo片pian產chan生sheng與yu介jie質zhi壓ya力li成cheng正zheng比bi的de微wei位wei移yi，使shi傳chuan感gan器qi的de電dian阻zu值zhi發fa生sheng變bian化hua，和he用yong電dian子zi線xian路lu檢jian測ce這zhe一yi變bian化hua

，並bing轉zhuan換huan輸shu出chu一yi個ge對dui應ying於yu這zhe一yi壓ya力li的de標biao準zhun測ce量liang信xin號hao。

　　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)。zaijueyayalichuanganqihebiansongqizhong，lanbaoshibopian
，yutaocijijibolihanliaolianjiezaiyiqi
，qidaoledanxingyuanjiandezuoyong，jiangbeiceyalizhuanhuanweiyingbianpianxingbian

，congerdadaoyaliceliangdemude。

　　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)是(shi)一(yi)種(zhong)天(tian)然(ran)晶(jing)體(ti)，壓(ya)電(dian)效(xiao)應(ying)就(jiu)是(shi)在(zai)這(zhe)種(zhong)晶(jing)體(ti)中(zhong)發(fa)現(xian)的(de)，在(zai)一(yi)定(ding)的(de)溫(wen)度(du)範(fan)圍(wei)之(zhi)內(nei)，壓(ya)電(dian)性(xing)質(zhi)一(yi)直(zhi)存(cun)在(zai)

，但(dan)溫(wen)度(du)超(chao)過(guo)這(zhe)個(ge)範(fan)圍(wei)之(zhi)後(hou)
，壓(ya)電(dian)性(xing)質(zhi)完(wan)全(quan)消(xiao)失(shi)(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)
，所suo以yi石shi英ying逐zhu漸jian被bei其qi他ta的de壓ya電dian晶jing體ti所suo替ti代dai。而er酒jiu石shi酸suan鉀jia鈉na具ju有you很hen大da的de壓ya電dian靈ling敏min度du和he壓ya電dian係xi數shu，但dan是shi它ta隻zhi能neng在zai室shi溫wen和he濕shi度du比bi較jiao低di的de環huan境jing下xia才cai能neng夠gou應ying用yong。磷lin酸suan二er氫qing胺an屬shu於yu人ren造zao晶jing體ti，能neng夠gou承cheng受shou高gao溫wen和he相xiang當dang高gao的de濕shi度du，所suo以yi已yi經jing得de到dao了le廣guang泛fan的de應ying用yong。

　　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。

　　yadianxiaoyingshiyadianchuanganqidezhuyaogongzuoyuanli，yadianchuanganqibunengyongyujingtaiceliang，yinweijingguowailizuoyonghoudedianhe，zhiyouzaihuilujuyouwuxiandadeshuruzukangshicaidedaobaocun。shijideqingkuangbushizheyangde，suoyizhejuedingleyadianchuanganqizhinenggouceliangdongtaideyingli。

　　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、橋梁和建築的振動和衝擊測量中已經得到了廣泛的應用，特別是航空和宇航領域中更有它的特殊地位。

　　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。

　　壓(ya)電(dian)式(shi)傳(chuan)感(gan)器(qi)也(ye)廣(guang)泛(fan)應(ying)用(yong)在(zai)生(sheng)物(wu)醫(yi)學(xue)測(ce)量(liang)中(zhong)，比(bi)如(ru)說(shuo)心(xin)室(shi)導(dao)管(guan)式(shi)微(wei)音(yin)器(qi)就(jiu)是(shi)由(you)壓(ya)電(dian)傳(chuan)感(gan)器(qi)製(zhi)成(cheng)的(de)，因(yin)為(wei)測(ce)量(liang)動(dong)態(tai)壓(ya)力(li)是(shi)如(ru)此(ci)普(pu)遍(bian)，所(suo)以(yi)壓(ya)電(dian)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)應(ying)用(yong)就(jiu)非(fei)常(chang)廣(guang)泛(fan)。