不同種類(lèi)壓力傳感器的原理及應用

1、壓阻式壓力傳感器
　
壓阻式壓力傳感器的主要組成部分是電阻應變片，電阻應變片是一種將被測件上的應變變化轉換成為一種電信號的敏感器件。它應用最多的是金屬電阻應變片和半導體應變片兩種。壓阻式壓力傳感器是將應變片通過(guò)特殊的粘和劑緊密的粘合在產(chǎn)生力學(xué)應變基體上，當基體受力發(fā)生應力變化時(shí)，電阻應變片也一起產(chǎn)生形變，使應變片的阻值發(fā)生改變，從而使加在電阻上的電壓發(fā)生變化。這種應變片在受力時(shí)產(chǎn)生的阻值變化通常較小，一般這種應變片都組成應變電橋，并通過(guò)后續的儀表放大器進(jìn)行放大，再傳輸給處理電路(通常是 A/D轉換和CPU)顯示或執行機構。
　　
2、陶瓷壓力傳感器
　　
抗腐蝕的陶瓷壓力傳感器沒(méi)有液體的傳遞，壓力直接作用在陶瓷膜片的前表面，使膜片產(chǎn)生微小的形變，厚膜電阻印刷在陶瓷膜片的背面，連接成一個(gè)惠斯通電橋 (閉橋)，由于壓敏電阻的壓阻效應，使電橋產(chǎn)生一個(gè)與壓力成正比的高度線(xiàn)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(guò)激光標定，傳感器具有很高的溫度穩定性和時(shí)間穩定性，傳感器自帶溫度補償0～70℃，并可以和絕大多數介質(zhì)直接接觸。高特性，低價(jià)格的陶瓷傳感器將是壓力傳感器的發(fā)展方向，在歐美國家有全面替代其它類(lèi)型傳感器的趨勢，在中國也越來(lái)越多的用戶(hù)使用陶瓷傳感器替代擴散硅壓力傳感器。
　　
3、擴散硅壓力傳感器
　　
擴散硅壓力傳感器工作原理被測介質(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。
　　
4、藍寶石壓力傳感器
　　
藍寶石壓力傳感器是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 OC以?xún)?，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，因此，從根本上簡(jiǎn)化了制造工藝，提高了重復性，確保了高成品率。用硅-藍寶石半導體敏感元件制造的壓力傳感器，可在最?lèi)毫拥墓ぷ鳁l件下正常工作，并且可靠性高、精度好、溫度誤差極小、性?xún)r(jià)比高。
　　
5、壓電壓力傳感器
　　
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。實(shí)際的情況不是這樣的，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)”)。由于隨著(zhù)應力的變化電場(chǎng)變化微小(也就說(shuō)壓電系數比較低)，所以石英逐漸被其他的壓電晶體所替代。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。磷酸二氫胺屬于人造晶體，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。