壓力傳感器之工作原理

３　、擴散硅壓力傳感器原理及應用

工作原理被測介質(zhì)的壓力直接作用于傳感器的膜片上（不銹鋼或陶瓷），使膜片產(chǎn)生與介質(zhì)壓力成正比的微位移，使傳感器的電阻值發(fā)生變化，和用電子線(xiàn)路檢測這一變化，并轉換輸出一個(gè)對應于這一壓力的標準測量信號。

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，采用硅－　藍寶石作為半導體敏感元件，具有無(wú)與倫比的計量特性。

藍寶石系由單晶體絕緣體元素組成，不會(huì )發(fā)生滯后、疲勞和蠕變現象；藍寶石比硅要堅固，硬度更高，不怕形變；藍寶石有著(zhù)非常好的彈性和絕緣特性（１０００?。希谩∫?xún)龋?，因此，利用硅－　藍寶石制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(zhù)很好的工作特性；藍寶石的抗輻射特性極強；另外，硅－　藍寶石半導體敏感元件，無(wú)ｐ－ｎ　漂移，被焊接在鈦合金測量膜片上。被測壓力傳送到接　收膜片上（接收膜片與測量膜片之間用拉桿堅固的連接在一起）。在壓力的作用下，鈦合金接收膜片產(chǎn)生形變，該形變被硅－　藍寶石敏感元件感知后，其電橋輸出會(huì )發(fā)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，并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）。在絕壓壓力傳感器和變送器中，藍寶石薄片，與陶瓷基極玻璃焊料連接在一起，起到了彈性元件的作用，將被測壓力轉換為應變片形變，從而達到壓力測量的目的。

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（二氧化硅）是一種天然晶體，壓電效應就是在這種晶體中發(fā)現的，在一定的溫度范圍之內，壓電性質(zhì)一直存在，但溫度超過(guò)這個(gè)范圍之后，壓電性質(zhì)完全消失（這個(gè)高溫就是所謂的“居里點(diǎn)”）。而酒石酸鉀鈉具有很大的壓電靈敏度和壓電系數，但是它只能在室溫和濕度比較低的環(huán)境下才能夠應用。磷酸二氫胺能夠承受高溫和相當高的濕度，所以已經(jīng)得到了廣泛的應用。

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　、鈮酸鹽系壓電陶瓷、鈮鎂酸鉛壓電陶瓷等等。壓電效應是壓電傳感器的主要工作原理，壓電傳感器不能用于靜態(tài)測量，因為經(jīng)過(guò)外力作用后的電荷，只有在回路具有無(wú)限大的輸入阻抗時(shí)才得到保存。所以這決定了壓電傳感器只能夠測量動(dòng)態(tài)的應力。

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(jiǎn)單、體積小、重量輕、使用壽命長(cháng)等優(yōu)異的特點(diǎn)。壓電式加速度傳感器在飛機、汽車(chē)、船舶、橋梁和建筑的振動(dòng)和沖擊測量中已經(jīng)得到了廣泛的應用，特別是航空和宇航領(lǐng)域中更有它的特殊地位。它既可以用來(lái)測量大的壓力，也可以用來(lái)測量微小壓力。

壓電式傳感器也廣泛應用在生物醫學(xué)測量中，比如說(shuō)心室導管式微音器就是由壓電傳感器制成的，因為測量動(dòng)態(tài)壓力是如此普遍，所以壓電傳感器的應用就非常廣泛。