什么是壓力傳感器？壓力傳感器的應用和原理

什么是壓力傳感器？

壓力傳感器是一種測量氣體、液體等壓力的裝置。

測量部分將壓力引起的變化轉(zhuǎn)換成電信號并輸出壓力。典型的測量部件是量規(guī)型。

表式壓力傳感器包括半導體壓力計、應變計和金屬薄膜壓力傳感器。測量時的壓力標準可以設置為大氣壓、絕對壓力或任何其他標準。

壓力傳感器的應用

壓力傳感器在許多工業(yè)過程中用于測量管道和設備內(nèi)的壓力。

有必要根據(jù)壓力范圍、使用的氣體或液體的類型、使用的溫度及其耐用性來選擇合適的壓力傳感器。

壓力傳感器的應用范圍很廣，如下所示。

• 液體灌裝設備中的液體壓力測量

• 工廠管道內(nèi)流動的液體和氣體的壓力測量

• 使用壓敏物質(zhì)的設備中用于壓力控制的壓力測量

• 壓力傳感器墊的應用

• 應用于汽車、工業(yè)機械、航空航天、醫(yī)療保健等。

壓力傳感器原理

表壓型壓力傳感器通過檢測膜片變形來測量壓力。檢測方法有多種類型，包括半導體計式、應變計式、金屬薄膜式。

膜片表面放置四個量規(guī)電阻，當膜片因壓力而變形時，電阻值會發(fā)生變化。四個測量電阻組裝成橋式電路，電阻的變化作為電壓輸出。

1.半導體表壓傳感器

半導體表壓傳感器使用半導體本身作為隔膜，并利用壓電效應測量壓力，壓電效應是半導體受到壓力時電阻發(fā)生變化的特性。抗壓變化比其他方法大得多，并且可以制造堅固的隔膜，使設備高度耐用。

2.應變式壓力傳感器

應變片式壓力傳感器使用連接到隔膜背面的應變片來測量應變片電阻的變化。應變片是利用金屬變形時電阻發(fā)生變化的特性來測量應變，并通過應變與壓力匹配來輸出壓力的裝置。

3.金屬薄膜壓力傳感器

金屬薄膜壓力傳感器通過在隔膜上形成金屬薄膜并測量因壓力而變形的金屬薄膜的電阻變化來測量壓力。其特點是比應變片式靈敏度更高，可以在高溫下使用。

4.表壓型以外的壓力傳感器

除表壓式壓力傳感器外，還有電容式、光纖式、振動式壓力傳感器。

電容法檢測固定電極和隔膜電極之間的電容。隔膜的位移會隨著壓力的變化而變形，通過電容的變化來測量并轉(zhuǎn)換為壓力。適用于測量多種氣體或混合氣體的壓力。

在光纖型中，當對隔膜施加壓力時，光纖端頭的衍射光柵發(fā)生變形，并測量反射光的波長的變化。它可以測量高溫和高精度，用于測量熔融樹脂的壓力和體內(nèi)的血壓。

振動型是將振動器安裝在硅膜片芯片上，當膜片因壓力而變形時，振動器的固有頻率會發(fā)生變化。檢測振動頻率的變化并將其轉(zhuǎn)換為壓力。具有高精度、高靈敏度、高分辨率等特點。

壓力傳感器應用實例

1.壓力傳感器墊

壓力傳感器的應用示例之一是壓力傳感器墊。壓力傳感器墊旨在放置在地板上，并且通常呈薄墊的形式。

壓力傳感器墊的應用示例包括檢測進入高度安全的房間和檢測進入工廠的危險區(qū)域。當入侵者踩在壓力傳感器墊上時，可以根據(jù)壓力傳感器檢測到的信息發(fā)出蜂鳴器或打開燈。

此外，通過在設施房間和房屋入口處安裝壓力傳感器墊，可以知道癡呆癥患者何時 需要外出。

2、汽車壓力傳感器

汽車壓力傳感器用于精確測量液體、氣體等的壓力，以提高燃油效率。汽車中使用的壓力傳感器體積小、測量精度高，并且使用環(huán)境惡劣，因此經(jīng)常使用采用壓敏電阻的半導體表壓傳感器。

汽車壓力傳感器需要在 -30°C 至 150°C 的溫度范圍內(nèi)長期可靠且高精度地工作，并且根據(jù)其使用地點，溫度超過 300°C。此外，由于柴油發(fā)動機需要在高壓力下壓縮燃油和空氣的混合物，因此壓力傳感器需要能夠精確測量高達 200 MPa 的壓力。