第一篇：壓力傳感器總結(jié)報(bào)告

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汽車(chē)壓力傳感器檢測(cè)系統(tǒng)研究報(bào)告

本系統(tǒng)是根據(jù)用戶技術(shù)要求，針對(duì)TMAP傳感器進(jìn)行批量生產(chǎn)時(shí)出廠檢驗(yàn)和試驗(yàn)室性能測(cè)試。本檢測(cè)臺(tái)可同時(shí)進(jìn)行12個(gè)傳感器的檢驗(yàn)，并自動(dòng)對(duì)每個(gè)被檢測(cè)傳感器進(jìn)行合格判定。

一． 設(shè)計(jì)依據(jù)

用戶提出的技術(shù)要求

二． 功能描述

檢測(cè)臺(tái)專用于生產(chǎn)廠家壓力傳感器器的自動(dòng)檢驗(yàn)?？赏瑫r(shí)進(jìn)行12只傳感器的5點(diǎn)壓力校驗(yàn)。

計(jì)算機(jī)精確控制測(cè)試回路壓力處于依次升高的5個(gè)壓力點(diǎn)（5個(gè)壓力點(diǎn)的壓力值由用戶依據(jù)不同產(chǎn)品型號(hào)事先設(shè)定），并通過(guò)高精度標(biāo)準(zhǔn)壓力傳感器測(cè)得每個(gè)壓力點(diǎn)的實(shí)際壓力值測(cè)傳感器的輸出電壓V1，V2，……V12。

計(jì)算機(jī)根據(jù)該型號(hào)傳感器的理想特性線與的理論標(biāo)準(zhǔn)輸出電壓值

P標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)采集12個(gè)被

P標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算被測(cè)傳感器

V標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)計(jì)算12個(gè)傳感器的當(dāng)前輸出電壓V1，V2，……V12與V標(biāo)準(zhǔn)的差值?V1，?V2，……?V12，與設(shè)定的允許誤差范圍紅色顯示。

1－10 ?V允許比較，并自動(dòng)合格判斷，不合格參數(shù)高亮或中國(guó)計(jì)量學(xué)院精密測(cè)控研究所 電話0571－86914563

以上12個(gè)傳感器的所有測(cè)試數(shù)據(jù)均由計(jì)算機(jī)軟件界面通過(guò)數(shù)據(jù)表格列表顯示。

用戶通過(guò)軟件預(yù)先設(shè)定對(duì)應(yīng)于某型號(hào)傳感器的5點(diǎn)壓力值與輸出電壓，計(jì)算機(jī)軟件根據(jù)設(shè)定自動(dòng)確定理想特性線，并與傳感器型號(hào)綁定保存，測(cè)試時(shí)用戶只需從列表中選擇被測(cè)傳感器型號(hào)即可。

傳感器輸出信號(hào)的允許公差范圍可由用戶設(shè)定，并顯示于軟件主界面上，對(duì)每個(gè)傳感器進(jìn)行合格判斷時(shí)依據(jù)此參數(shù)。

三． 主要配置與技術(shù)指標(biāo)

1、真空泵：RS-1A型 / 排量1L/min

2、氣 泵：WY5.2-A型 / 排量13L/min / 105W

3、真空比例閥：日本CKD EV2100V /0～-101.3 KPa

4、氣壓比例閥：日本SMC ITV1090/0-600KPa，雙閥控制

5、電磁閥：日本CKD品牌，壓力范圍(0～1.0)MPa

6、標(biāo)準(zhǔn)壓力測(cè)量：MPM281型/(0～600)kPa 絕壓/0.05級(jí)精度

7、測(cè)試壓力顯示：檢測(cè)臺(tái)面板數(shù)字顯示，顯示精度1KPa；

8、測(cè)試端口壓力輸出：控制范圍0-600KPa絕壓，控制精度±2.5Kpa，壓力穩(wěn)定度±0.5KPa；

9、壓力輸出端口數(shù)量：12個(gè)，預(yù)留2個(gè)

10、可調(diào)穩(wěn)壓電源：電壓0-30V可調(diào)，最大電流3A；工作電壓檢測(cè)臺(tái)面板數(shù)字顯示，顯示精度：0.01V。

11、數(shù)據(jù)采集：臺(tái)灣研華16位（精度1/65525）采集卡，最高

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采樣率100K，16個(gè)模擬輸入端口，16路I/O輸入，16路I/O輸出。

12、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)：P4 2.8G/2G內(nèi)存/250G硬盤(pán)，配17寸液晶顯示器，惠普/佳能彩色噴墨打印機(jī)

13、軟件基本要求：界面美觀、方便操作；被測(cè)12個(gè)傳感器依據(jù)用戶需求表格顯示，傳感器電壓顯示精度：0.001V；具有數(shù)據(jù)打印和自動(dòng)存儲(chǔ)功能；能夠進(jìn)行靈活的參數(shù)設(shè)置與顯示，參數(shù)設(shè)置界面輸入密碼才能進(jìn)入。

四． 系統(tǒng)特點(diǎn)

1． 獨(dú)立操作控制臺(tái)，配液晶顯示、彩色打印機(jī)，實(shí)現(xiàn)控制、參數(shù)設(shè)置、結(jié)果顯示，并數(shù)據(jù)保存、查詢、打印； 2． 設(shè)計(jì)有12個(gè)壓力端口，可同時(shí)進(jìn)行12個(gè)產(chǎn)品的測(cè)試。3． 系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)控制，絕大部分測(cè)試工作，可根據(jù)設(shè)置好的參數(shù)自動(dòng)完成。

4． 用VC++編寫(xiě)的軟件功能強(qiáng)大，使用方便，參數(shù)設(shè)置靈活，測(cè)試曲線計(jì)算機(jī)自動(dòng)實(shí)時(shí)顯示。

5． 采取比例閥+反饋控制，實(shí)現(xiàn)壓力控制的精度與穩(wěn)定性。6． 檢測(cè)臺(tái)配啟動(dòng)、停止按鈕，實(shí)現(xiàn)測(cè)試流程一鍵開(kāi)始與一鍵停止功能。

五． 測(cè)試原理與方法

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1.軟件主界面與操作步驟：

測(cè)試過(guò)程計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)進(jìn)行高速數(shù)據(jù)采集，實(shí)時(shí)控制并顯示測(cè)試數(shù)據(jù)與曲線。軟件界面友好，參數(shù)可靈活設(shè)置。

圖1 軟件主界面示意圖（參考）

此測(cè)試界面只作為參考界面設(shè)計(jì)過(guò)程中可根據(jù)實(shí)際檢測(cè)內(nèi)容進(jìn)行更改

軟件界面上根據(jù)產(chǎn)品型號(hào)自動(dòng)顯示電壓—壓力計(jì)算公式：Vout=Vcc ×(0.009P —0.095)；傳感器測(cè)試臺(tái)在實(shí)際量產(chǎn)時(shí)的測(cè)試基本不需要人為干預(yù)，完全按照軟件設(shè)定的參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)。具體實(shí)現(xiàn)步驟如下：

1． 首先需要對(duì)軟件進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，比如選擇型號(hào)、設(shè)定其對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)輸出、允許范圍等參數(shù)后，使用軟件的[開(kāi)始]按鈕或操作臺(tái)的開(kāi)始按鈕后系統(tǒng)開(kāi)始運(yùn)行。

2． 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)自動(dòng)控制打開(kāi)真空泵或氣泵及相應(yīng)的電磁閥，通過(guò)比例控制器將壓力控制在壓力點(diǎn)一：15kPa（此壓力可根據(jù)不同產(chǎn)品型

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號(hào)而設(shè)定），穩(wěn)壓一定時(shí)間后，采集第一組數(shù)據(jù)并顯示在軟件上，并且自動(dòng)計(jì)算各個(gè)被測(cè)傳感器誤差。（氣壓轉(zhuǎn)換穩(wěn)定時(shí)間約5S，高壓力點(diǎn)下穩(wěn)定時(shí)間會(huì)增加2-3S。）

3． 測(cè)試完第一壓力點(diǎn)后，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)通過(guò)控制器自動(dòng)將壓力控制在第二壓力點(diǎn)45kPa（此壓力可根據(jù)不同產(chǎn)品型號(hào)而設(shè)定），穩(wěn)壓一定時(shí)間后，采集第一組數(shù)據(jù)并顯示在軟件上，并且自動(dòng)計(jì)算各個(gè)被測(cè)傳感器誤差。

4． 同樣的方法與步驟測(cè)試第三、四、五壓力點(diǎn)。

5． 數(shù)據(jù)測(cè)試結(jié)束后，系統(tǒng)根據(jù)軟件設(shè)定好的最大允許誤差自動(dòng)判定產(chǎn)品是否合格并顯示在軟件上（底色加亮或紅色顯示）。并根據(jù)此次測(cè)試結(jié)果對(duì)測(cè)試總數(shù)、不合格數(shù)及合格率自動(dòng)計(jì)算并調(diào)整。

完成本次測(cè)試時(shí)，面板報(bào)警組件會(huì)依據(jù)合格與否進(jìn)行指示，不合格會(huì)蜂鳴報(bào)警。2.測(cè)試參數(shù)設(shè)置：

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圖2.參數(shù)設(shè)置界面示意圖

菜單欄上點(diǎn)擊“參數(shù)設(shè)置”按鈕，輸入密碼，進(jìn)入上述參數(shù)界面，界面①區(qū)當(dāng)中顯示當(dāng)前壓力傳感器型號(hào)的參數(shù)值，若要選其他壓力傳感器的型號(hào)，可在界面②的列表區(qū)當(dāng)中選擇。若要添加一種新的電磁閥型號(hào)，按添加按鈕，彈出對(duì)話框，輸入這種型號(hào)的電磁閥的需要輸入的參數(shù)（型號(hào)、誤差、壓力、誤差）。若要?jiǎng)h除某種傳感器型號(hào)，在“傳感器型號(hào)列表”選擇某種傳感器型號(hào)，按刪除按鈕。若要修改某種傳感器型號(hào)的參數(shù)，在“傳感器型號(hào)列表”中選擇某種傳感器型號(hào)，點(diǎn)擊配置參數(shù)，彈出對(duì)話框，輸入這種型號(hào)的電磁閥的需要修改的參數(shù)（型號(hào)、誤差、壓力、誤差）。其中某種型號(hào)壓力、電壓值的輸入后，軟件可自動(dòng)根據(jù)輸入點(diǎn)的參數(shù)，算出這種型號(hào)的壓力傳感器的線性參數(shù)，為壓力傳感器的測(cè)量提供依據(jù)。

3.雙壓力源設(shè)計(jì)：

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被測(cè)傳感器品種多，工作壓力范圍覆蓋絕壓0~600KPa)，因此壓力源設(shè)計(jì)為雙壓力源，包括氣壓與真空各一套壓力發(fā)生與調(diào)節(jié)裝置。

正壓發(fā)生裝置包括小型低噪音氣泵與電氣比例閥，真空發(fā)生裝置為真空泵與真空比例閥。正壓與負(fù)壓共用一壓力罐，兩種壓力源之間通過(guò)電磁閥由計(jì)算機(jī)控制自動(dòng)切換。

雙比例閥設(shè)計(jì)可使得正壓與真空源各自獨(dú)立控制，控制精度更高。

正壓自動(dòng)壓力發(fā)生裝置主要分為兩個(gè)部分，即壓力發(fā)生部件和壓力測(cè)量部件。其中壓力發(fā)生采用外置氣源（如氮?dú)馄炕蛐⌒蜌獗玫龋┖驼婵毡谩６鴫毫y(cè)量部件主要采用高精度壓力傳感器對(duì)管路壓力進(jìn)行測(cè)量，并將測(cè)試結(jié)果顯示在儀表上（或發(fā)送至計(jì)算機(jī)）。4.測(cè)試壓力的精確控制：

系統(tǒng)真空壓力與正壓壓力控制采用真空比例閥+電氣比例閥+高精度傳感器的設(shè)計(jì)方案，實(shí)現(xiàn)測(cè)試壓力的反饋控制?？刂葡到y(tǒng)根據(jù)根據(jù)高精度壓力傳感器測(cè)量值與壓力設(shè)定值相比較，控制調(diào)節(jié)進(jìn)氣閥和排氣閥的動(dòng)作，從而使測(cè)試壓力得到精確控制。

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圖3 比例閥反饋控制示意圖

六． 檢測(cè)臺(tái)架構(gòu)：

1． 控制柜

臺(tái)架用鋁型材配以噴塑面板，構(gòu)成獨(dú)立控制柜：內(nèi)置工控機(jī)、液晶顯示器與數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)，顯示面板布置有電壓、電流顯示，測(cè)試壓力顯示，報(bào)警組件等。(測(cè)試氣壓、供電電壓、供電電流均可在測(cè)試臺(tái)面板上以數(shù)顯方式顯示，輸出電壓值計(jì)算機(jī)軟件界面以數(shù)字方式顯示。)

圖4 檢測(cè)臺(tái)外形圖

2． 計(jì)算機(jī)控制與數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)：

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)：P4 2.8G/2G內(nèi)存/250G硬盤(pán)，配17寸液晶顯示器，惠普/佳能彩色噴墨打印機(jī)。

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)：采用多功能PCI總線數(shù)據(jù)采集卡，具有16位 A/D

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轉(zhuǎn)換器, 采樣速率可達(dá) 100kHz，16 路單端模擬量輸入。滿足了系統(tǒng)高速實(shí)時(shí)、高精度采樣的要求。

開(kāi)關(guān)量輸出：數(shù)據(jù)采集卡通過(guò)20芯扁平電纜接口連接到功率繼電器輸出板,實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的開(kāi)關(guān)動(dòng)作。它帶有16個(gè)SPST繼電器通道,同時(shí)擁有最大的額定接觸功率(250VAC @5A或30VDC @5A)，可以控制系統(tǒng)中的電磁閥與真空泵等。

I/O輸入：數(shù)據(jù)采集卡通過(guò)20芯扁平電纜接口連接到I/O輸入接口板,實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)、停止按鈕信號(hào)的輸入。

圖5 數(shù)據(jù)采集與控制示意圖

3． 測(cè)試工裝：

工裝夾具設(shè)計(jì)充分考慮到不同產(chǎn)品的測(cè)試要求，可靈活更換，并進(jìn)行防腐蝕處理。接口氣路板有12個(gè)壓力接口，可同時(shí)進(jìn)行12個(gè)傳感器檢測(cè)。壓力接口與被測(cè)傳感器設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)有過(guò)渡接口，過(guò)渡接口一端通過(guò)相應(yīng)的螺紋接口與被測(cè)壓力傳感器相配合，另外一端靠四個(gè)

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安裝螺絲與接口氣路板連接，并靠壓緊嵌在接口氣路板凹槽內(nèi)的O形圈來(lái)實(shí)現(xiàn)密封。

圖6 傳感器氣路接口示意圖

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第二篇：壓力傳感器工作原理

壓力傳感器是工業(yè)實(shí)踐、儀器儀表控制中最為常用的一種傳感器，并廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)自控環(huán)境，涉及水利水電、鐵路交通、生產(chǎn)自控、航空航天、軍工、石化、油井、電力、船舶、機(jī)床、管道等眾多行業(yè)，下面就簡(jiǎn)單介紹一些常用傳感器原理及其應(yīng)用。

力學(xué)傳感器的種類繁多，如電阻應(yīng)變片壓力傳感器、半導(dǎo)體應(yīng)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、諧振式壓力傳感器及電容式加速度傳感器等。但應(yīng)用最為廣泛的是壓阻式壓力傳感器，它具有極低的價(jià)格和較高的精度以及較好的線性特性。下面我們主要介紹這類傳感器。

1、應(yīng)變片壓力傳感器原理與應(yīng)用：

在了解壓阻式力傳感器時(shí)，我們首先認(rèn)識(shí)一下電阻應(yīng)變片這種元件。電阻應(yīng)變片是一種將被測(cè)件上的應(yīng)變變化轉(zhuǎn)換成為一種電信號(hào)的敏感器件。它是壓阻式應(yīng)變傳感器的主要組成部分之一。電阻應(yīng)變片應(yīng)用最多的是金屬電阻應(yīng)變片和半導(dǎo)體應(yīng)變片兩種。金屬電阻應(yīng)變片又有絲狀應(yīng)變片和金屬箔狀應(yīng)變片兩種。通常是將應(yīng)變片通過(guò)特殊的粘和劑緊密的粘合在產(chǎn)生力學(xué)應(yīng)變基體上，當(dāng)基體受力發(fā)生應(yīng)力變化時(shí)，電阻應(yīng)變片也一起產(chǎn)生形變，使應(yīng)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(yīng)變片在受力時(shí)產(chǎn)生的阻值變化通常較小，一般這種應(yīng)變片都組成應(yīng)變電橋，并通過(guò)后續(xù)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(zhuǎn)換和CPU）顯示或執(zhí)行機(jī)構(gòu)。

1．1、金屬電阻應(yīng)變片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)：它由基體材料、金屬應(yīng)變絲或應(yīng)變箔、絕緣保護(hù)片和引出線等部分組成。根據(jù)不同的用途，電阻應(yīng)變片的阻值可以由設(shè)計(jì)者設(shè)計(jì)，但電阻的取值范圍應(yīng)注意：阻值太小，所需的驅(qū)動(dòng)電流太大，同時(shí)應(yīng)變片的發(fā)熱致使本身的溫度過(guò)高，不同的環(huán)境中使用，使應(yīng)變片的阻值變化太大，輸出零點(diǎn)漂移明顯，調(diào)零電路過(guò)于復(fù)雜。而電阻太大，阻抗太高，抗外界的電磁干擾能力較差。一般均為幾十歐至幾十千歐左右。

1．2、電阻應(yīng)變片的工作原理：金屬電阻應(yīng)變片的工作原理是吸附在基體材料上應(yīng)變電阻隨機(jī)械形變而產(chǎn)生阻值變化的現(xiàn)象，俗稱為電阻應(yīng)變效應(yīng)。金屬導(dǎo)體的電阻值可用下式表示：

式中： ρ——金屬導(dǎo)體的電阻率（Ω·cm2/m）

S——導(dǎo)體的截面積（cm2）

L——導(dǎo)體的長(zhǎng)度（m）

我們以金屬絲應(yīng)變電阻為例，當(dāng)金屬絲受外力作用時(shí)，其長(zhǎng)度和截面積都會(huì)發(fā)生變化，從上式中可很容易看出，其電阻值即會(huì)發(fā)生改變，假如金屬絲受外力作用而伸長(zhǎng)時(shí)，其長(zhǎng)度增加，而截面積減少，電阻值便會(huì)增大。當(dāng)金屬絲受外力作用而壓縮時(shí)，長(zhǎng)度減小而截面增加，電阻值則會(huì)減小。只要測(cè)出加在電阻的變化（通常是測(cè)量電阻兩端的電壓），即可獲得應(yīng)變金屬絲的應(yīng)變壓力。

2、陶瓷壓力傳感器原理及應(yīng)用：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)惠斯登電路閉橋，由于壓敏電阻的壓阻效應(yīng)，使電橋產(chǎn)生一個(gè)與壓力成正比的高度線性、與激勵(lì)電壓也成正比的電壓信號(hào)，標(biāo)準(zhǔn)的信號(hào)根據(jù)壓力量程的不同標(biāo)定為2.0 / 3.0 / 3.3 mV/V等，可以和應(yīng)變式傳感器相兼容。通過(guò)激光標(biāo)定，傳感器具有很高的溫度穩(wěn)定性和時(shí)間穩(wěn)定性，傳感器自帶溫度補(bǔ)償0～70℃，并與絕大多數(shù)介質(zhì)直接接觸。

陶瓷是一種公認(rèn)的高彈性、抗腐蝕、抗磨損、抗沖擊和振動(dòng)的材料。陶瓷的熱穩(wěn)定特性及它的厚膜電阻可以使它的工作溫度范圍高達(dá)-40～135℃，而且具有測(cè)量的高精度、高穩(wěn)定性。電氣絕緣程度>2kV，輸出信號(hào)強(qiáng)，長(zhǎng)期穩(wěn)定性好。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(guó)家有全面替代其它類型傳感器的趨勢(shì)，在中國(guó)也越來(lái)越多的用戶使用陶瓷傳感器替代擴(kuò)散硅壓力傳感器。

3、擴(kuò)散硅壓力傳感器原理及應(yīng)用：被測(cè)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，和用電子線路檢測(cè)這一變化，并轉(zhuǎn)換輸出一個(gè)對(duì)應(yīng)于這一壓力的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量信號(hào)。

4、藍(lán)寶石壓力傳感器原理與應(yīng)用

利用應(yīng)變電阻式工作原理，采用硅-藍(lán)寶石作為半導(dǎo)體敏感元件，具有無(wú)與倫比的計(jì)量特性。

藍(lán)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(xiàn)象；藍(lán)寶石比硅要堅(jiān)固，硬度更高，不怕形變；藍(lán)寶石有著非常好的彈性和絕緣特性（1000 OC以內(nèi)），因此，利用硅-藍(lán)寶石制造的半導(dǎo)體敏感元件，對(duì)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(lán)寶石的抗輻射特性極強(qiáng)；另外，硅-藍(lán)寶石半導(dǎo)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(fù)性，確保了高成品率。

用硅-藍(lán)寶石半導(dǎo)體敏感元件制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，并且可靠性高、精度好、溫度誤差極小、性價(jià)比高。表壓壓力傳感器和變送器由雙膜片構(gòu)成：鈦合金測(cè)量膜片和鈦合金接收膜片。印刷有異質(zhì)外延性應(yīng)變靈敏電橋電路的藍(lán)寶石薄片，被焊接在鈦合金測(cè)量膜片上。被測(cè)壓力傳送到接收膜片上（接收膜片與測(cè)量膜片之間用拉桿堅(jiān)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(lán)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(cè)壓力成正比。傳感器的電路能夠保證應(yīng)變電橋電路的供電，并將應(yīng)變電橋的失衡信號(hào)轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一的電信號(hào)輸出（0-5，4-20mA或0-5V）。在絕壓壓力傳感器和變送器中，藍(lán)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(cè)壓力轉(zhuǎn)換為應(yīng)變片形變，從而達(dá)到壓力測(cè)量的目的。

5、壓電壓力傳感器原理與應(yīng)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(yīng)就是在這種晶體中發(fā)現(xiàn)的，在一定的溫度范圍之內(nèi)，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)”）。由于隨著應(yīng)力的變化電場(chǎng)變化微小（也就說(shuō)壓電系數(shù)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(shù)，但是它只能在室溫和濕度比較低的環(huán)境下才能夠應(yīng)用。磷酸二氫胺屬于人造晶體，能夠承受高溫和相當(dāng)高的濕度，所以在一起）。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(lán)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(cè)壓力成正比。

現(xiàn)在壓電效應(yīng)也應(yīng)用在多晶體上，比如壓電陶瓷，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(yīng)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(cè)量，因?yàn)榻?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(cè)量動(dòng)態(tài)的應(yīng)力。壓電傳感器主要應(yīng)用在加速度、壓力和力等的測(cè)量中。壓電式加速度傳感器是一種常用的加速度計(jì)。它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、重量輕、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)異的特點(diǎn)。壓電式加速度傳感器在飛機(jī)、汽車(chē)、船舶、橋梁和建筑的振動(dòng)和沖擊測(cè)量中已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，特別是航空和宇航領(lǐng)域中更有它的特殊地

位。壓電式傳感器也可以用來(lái)測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部燃燒壓力的測(cè)量與真空度的測(cè)量。也可以用于軍事工業(yè)，例如用它來(lái)測(cè)量槍炮子彈在膛中擊發(fā)的一瞬間的膛壓的變化和炮口的沖擊波壓力。它既可以用來(lái)測(cè)量大的壓力，也可以用來(lái)測(cè)量微小的壓力。

壓電式傳感器也廣泛應(yīng)用在生物醫(yī)學(xué)測(cè)量中，比如說(shuō)心室導(dǎo)管式微音器就是由壓電傳感器制成的，因?yàn)闇y(cè)量動(dòng)態(tài)壓力是如此普遍，所以壓電傳感器的應(yīng)用就非常廣泛。

第三篇：畢業(yè)設(shè)計(jì)——壓力傳感器設(shè)計(jì)

應(yīng)變式力傳感器的設(shè)計(jì)

專

業(yè) 班

級(jí) 學(xué)

號(hào) 姓

名 指導(dǎo)教師

自動(dòng)化 07084310 200713072005 王帥 劉濤

傳感器技術(shù)及應(yīng)用大作業(yè)

摘要

壓力傳感器是工業(yè)實(shí)踐中最為常用的一種傳感器，而我們通常使用的壓力傳感器主要是利用壓電效應(yīng)制造而成的，這樣的傳感器也稱為壓電傳感器。

我們知道，晶體是各向異性的，非晶體是各向同性的。某些晶體介質(zhì)，當(dāng)沿著一定方向受到機(jī)械力作用發(fā)生變形時(shí)，就產(chǎn)生了極化效應(yīng)；當(dāng)機(jī)械力撤掉之后，又會(huì)重新回到不帶電的狀態(tài)，也就是受到壓力的時(shí)候，某些晶體可能產(chǎn)生出電的效應(yīng)，這就是所謂的極化效應(yīng)?？茖W(xué)家就是根據(jù)這個(gè)效應(yīng)研制出了壓電傳感器。

壓電效應(yīng)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(cè)量，因?yàn)榻?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(cè)量動(dòng)態(tài)的應(yīng)力。關(guān)鍵詞：壓力

I

傳感器技術(shù)及應(yīng)用大作業(yè)

目錄

摘要.............................................................................................................................I 第1 章

緒論..............................................................................................................1 1.1

背景.............................................................................................................1 1.2

應(yīng)用實(shí)例.....................................................................................................1 第2章

原理分析.......................................................................................................3 2.1

工作原理.....................................................................................................3 第3章

實(shí)現(xiàn)過(guò)程.......................................................................................................5 3.1

電路圖設(shè)計(jì)................................................................................................5 3.2

電路仿真....................................................................................................6 心得體會(huì)........................................................................................................................8

II

傳感器技術(shù)及應(yīng)用大作業(yè)

第1 章

緒論

1.1

背景

壓力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(yīng)就是在這種晶體中發(fā)現(xiàn)的，在一定的溫度范圍之內(nèi)，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)”）。由于隨著應(yīng)力的變化電場(chǎng)變化微小（也就說(shuō)壓電系數(shù)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(shù)，但是它只能在室溫和濕度比較低的環(huán)境下才能夠應(yīng)用。磷酸二氫胺屬于人造晶體，能夠承受高溫和相當(dāng)高的濕度，所以已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。

早在1954年美國(guó)C.S.Smith首先確認(rèn)了半導(dǎo)體壓電效應(yīng)，1955年C.Herring指出：這種壓電電阻效應(yīng)是由于應(yīng)力的作用，引起導(dǎo)體與價(jià)電子帶能量狀態(tài)的變化，以及載流子數(shù)量與遷移率變化所產(chǎn)生的一種現(xiàn)象。日本從1970年開(kāi)始研究開(kāi)發(fā)，首先應(yīng)用在血壓計(jì)上，之后在過(guò)程控制領(lǐng)域及轎車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)控制部分都獲得了廣泛的應(yīng)用。最近幾年在家用電器、裝配機(jī)器人等應(yīng)用領(lǐng)域普遍采用電子壓力傳感器作為壓力控制、壓力監(jiān)控和判斷真空吸附的效果。

圖1 電子壓力傳感器模型

1.2

設(shè)計(jì)目的

圖2是壓力傳感器在全自動(dòng)洗衣機(jī)中的應(yīng)用實(shí)例。如圖所示，利用氣室，將在不同水位情況下水壓的變化，作為空氣壓力的變化檢測(cè)出來(lái)，從而可以在設(shè)定的水位上自動(dòng)停止向洗衣機(jī)注水。

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圖2 壓力傳感器在全自動(dòng)洗衣機(jī)中的應(yīng)用

傳感器技術(shù)及應(yīng)用大作業(yè)

第2章

原理分析

2.1

工作原理

圖1為PS壓力傳感器的截面結(jié)構(gòu)圖，圖2為其傳感器部分的結(jié)構(gòu)。如圖所示，在壓力傳感器半導(dǎo)體硅片上有一層擴(kuò)散電阻體，如果對(duì)這一電阻體施加壓力，由于壓電電阻效應(yīng)，其電阻值將發(fā)生變化。受到應(yīng)變的部分，即膜片由于容易感壓而變薄，為了減緩來(lái)自傳感器底座應(yīng)力的影響，將壓力傳感器片安裝在玻璃基座上。

如圖2（b）所示，當(dāng)向空腔部分加上一定的壓力時(shí)，膜片受到一定程度的拉伸或收縮而產(chǎn)生形變。壓電電阻的排列方法如圖3所示，受到拉伸的電阻R2和R4的阻值增加；受到壓縮的電阻R1和R3阻值減小。

圖4

由于各壓電電阻如圖4那樣組成橋路結(jié)構(gòu)，如果將它們連接到恒流源上，則由于壓力的增減，將在輸出端獲得輸出電壓ΔV，當(dāng)壓力為零時(shí)的ΔV等于偏置電壓Voffset,在理想狀態(tài)下我們希望Voffset=0V，傳感器技術(shù)及應(yīng)用大作業(yè)

實(shí)際上在生成擴(kuò)散電阻體時(shí)，由于所形成的擴(kuò)散電阻體尺寸大小的不同和存在雜質(zhì)濃度的微小差異，因此總是有某個(gè)電壓值存在。壓力為零時(shí)，R1=R2=R3=R4=R，我們把加上一定壓力時(shí)R1、R2電阻的變化部分記作ΔR；相應(yīng)R3、R4電阻的變化部分記作-ΔR，于是ΔV=ΔRI。

這個(gè)ΔV相對(duì)壓力呈現(xiàn)幾乎完全線性的特性，只是隨著溫度的變化而有所改變。

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第3章 實(shí)現(xiàn)過(guò)程

3.1 電路圖設(shè)計(jì)

圖5是PS壓力傳感器的外圍電路設(shè)計(jì)實(shí)例，圖中用恒流源來(lái)驅(qū)動(dòng)壓力傳感器。

圖5 壓力傳感器設(shè)計(jì)電路

由于橋路失衡時(shí)的輸出電壓比較小，所以必須用運(yùn)放IC1b和IC1C來(lái)進(jìn)行放大。圖中VR1為偏置調(diào)整，VR2為壓力靈敏度調(diào)整，VR3為沒(méi)有加壓時(shí)輸出電壓調(diào)整，C1、C2用于去除噪聲。另外，如果電源電壓波動(dòng)的話，將引起輸出電壓的變化，所以必須給電路提供一個(gè)穩(wěn)定的電源。

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3.2 電路仿真

傳感器技術(shù)及應(yīng)用大作業(yè)

傳感器技術(shù)及應(yīng)用大作業(yè)

心得體會(huì)

傳感器技術(shù)是一門(mén)理論性和實(shí)踐性都很強(qiáng)的專業(yè)基礎(chǔ)課，也是一門(mén)綜合性的技術(shù)基礎(chǔ)學(xué)科，它需要數(shù)學(xué)、物理學(xué)、電子學(xué)、力學(xué)、機(jī)械等知識(shí)，同時(shí)還要掌握各種物理量的變換原理、各種靜態(tài)和動(dòng)態(tài)物理量（如力、振動(dòng)、噪聲、壓力和溫度等）的測(cè)定，以及實(shí)驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)分析等方面所涉及的基礎(chǔ)理論。在做此次實(shí)驗(yàn)前，我把老師所講的傳感器教材通讀了一遍，對(duì)傳感技術(shù)有了一定得了解。因?yàn)樵谶@之前，沒(méi)有接觸過(guò)類似的課程設(shè)計(jì)，所以這次實(shí)驗(yàn)，我感覺(jué)有些困難。

傳感技術(shù)是一門(mén)綜合性的課程知識(shí)，想做好這次實(shí)驗(yàn)，必須要有較好的理論知識(shí)，例如：電路，模電，還有畫(huà)圖時(shí)，也要用軟件畫(huà)圖multisim仿真軟件的使用。只有熟悉了這些們課程才能真正的完成這次實(shí)驗(yàn)。首先，是電路圖的設(shè)計(jì)，要明白傳感器的原理及在電路中的作用是什么。雖然最終設(shè)計(jì)出的電路圖不是很復(fù)雜，但是也是幾經(jīng)周折。其次，是在multisim中連接電路元件，讓我進(jìn)一步得熟悉了這個(gè)軟件的功能，并能運(yùn)用自如。雖然畫(huà)圖時(shí)比較麻煩，經(jīng)過(guò)大概一個(gè)小時(shí)的時(shí)間才畫(huà)完，但看著自己畫(huà)的圖，覺(jué)得很有成就感。最后，是電路的仿真，者可以說(shuō)是最關(guān)鍵的一部了，前面所有的工作都是在為它打基礎(chǔ)，一旦仿真失敗就意味著所有得努力可能全部白費(fèi)。仿真的結(jié)果雖然顯示出數(shù)字來(lái)了，但是和是要得要求相差很遠(yuǎn)。因此，就一次一次的調(diào)試，改變電阻的阻值，以及滑動(dòng)變阻器的阻值，最終把結(jié)果調(diào)試出來(lái)了。

通過(guò)這次傳感器技術(shù)的實(shí)驗(yàn),使我學(xué)到了不少實(shí)用的知識(shí),更重要的是,做實(shí)驗(yàn)的過(guò)程,思考問(wèn)題的方法,這與做其他的實(shí)驗(yàn)是通用的,真正使我們受益匪淺.在這次實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中我們要培養(yǎng)自己的獨(dú)立分析問(wèn)題，和解決問(wèn)題的能力。在調(diào)試電路圖的過(guò)程中，要自己學(xué)會(huì)思考。

最后，通過(guò)這次實(shí)驗(yàn)我不但對(duì)理論知識(shí)有了更加深刻的理解，更加增強(qiáng)了我的綜合能力，希望以后能多有這樣的作業(yè)，使我們能把所學(xué)的專業(yè)知識(shí)實(shí)踐運(yùn)用。使我們整體對(duì)各個(gè)方面都得到了不少的提高讓我們得到更好的鍛煉。

第四篇：壓力傳感器技術(shù)解析

壓力傳感器技術(shù)解析

力學(xué)傳感器的種類繁多，如電阻應(yīng)變片壓力傳感器、半導(dǎo)體應(yīng)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、諧振式壓力傳感器及電容式加速度傳感器等。但應(yīng)用最為廣泛的是壓阻式壓力傳感器，它具有極低的價(jià)格和較高的精度以及較好的線性特性。

在了解壓阻式壓力傳感器時(shí)，我們首先認(rèn)識(shí)一下電阻應(yīng)變片這種元件。電阻應(yīng)變片器進(jìn)行放大，再傳輸給處理電路（通常是A/DCPU

金屬電阻應(yīng)變片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

減少，電阻值便會(huì)增大。當(dāng)金屬絲受外力作用而壓縮時(shí)，長(zhǎng)度減小而截面增加，電阻值則會(huì)減小。只要測(cè)出加在電阻的變化（通常是測(cè)量電阻兩端的電壓），即可獲得應(yīng)變金屬絲的應(yīng)變情況。

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(yīng)，使電橋產(chǎn)生一個(gè)與壓力成正比的高度線性、與激勵(lì)電壓也成正比的電壓信號(hào)，標(biāo)準(zhǔn)的信號(hào)根據(jù)壓力量程的不同標(biāo)定為2.0/3.0/3.3mV/V等，可以和應(yīng)變式傳感器相兼容。通過(guò)激光標(biāo)定，傳感器具有很高的溫度穩(wěn)定性和時(shí)間穩(wěn)定性，傳感器自帶溫度補(bǔ)償0～70℃，并可以和絕大多數(shù)介質(zhì)直接接觸。

陶瓷是一種公認(rèn)的高彈性、抗腐蝕、抗磨損、抗沖擊和振動(dòng)的材料。陶瓷的熱穩(wěn)定特性及它的厚膜電阻可以使它的工作溫度范圍高達(dá)-40～135℃，而且具有測(cè)量的高精度、高穩(wěn)定性。電氣絕緣程度大于2kV，輸出信號(hào)強(qiáng)，長(zhǎng)期穩(wěn)定性好。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(guó)家有替代諸多類型傳感器的趨勢(shì)，在中國(guó)越來(lái)越多的用戶使用陶瓷傳感器替代擴(kuò)散硅壓力傳感器。

擴(kuò)散硅壓力傳感器

被測(cè)介質(zhì)的壓力直接作用于傳感器的膜片上（不銹鋼或陶瓷），出一個(gè)對(duì)應(yīng)于這一壓力的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量信號(hào)。

藍(lán)寶石壓力傳感器

利用應(yīng)變電阻式工作原理，采用硅-具有無(wú)與倫比的計(jì)量特性。

--藍(lán)寶石半導(dǎo)體敏感元件，無(wú)p-n漂移，用硅可在最惡劣的工作條件下

（接收膜片與測(cè)量膜片之間用拉桿堅(jiān)固地連接在一起）。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(lán)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(cè)壓力成正比。

傳感器的電路能夠保證應(yīng)變電橋電路的供電，并將應(yīng)變電橋的失衡信號(hào)轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一的電信號(hào)輸出（4~20mA或0~5V）。在絕壓壓力傳感器和變送器中，藍(lán)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(cè)壓力轉(zhuǎn)換為應(yīng)變片形變，從而達(dá)到壓力測(cè)量的目的。

壓電式壓力傳感器

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(yīng)就是在這種晶體中發(fā)現(xiàn)的，在一定的溫度范圍之內(nèi)，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)”）。由于它隨著應(yīng)力的變化電場(chǎng)變化微?。ㄒ簿驼f(shuō)壓電系數(shù)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(shù)，但是它只能在室溫和濕度比較低的環(huán)境下才能夠應(yīng)用。磷酸二氫胺屬于人造晶體，能夠承受高溫和相當(dāng)高的濕度，所以已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。

現(xiàn)在壓電效應(yīng)也應(yīng)用在多晶體上，比如現(xiàn)在的壓電陶瓷，PZT、鈮酸鹽系壓電陶瓷、鈮鎂酸鉛壓電陶瓷等等。

第五篇：壓力傳感器原理及應(yīng)用

壓力傳感器原理及應(yīng)用

壓力傳感器是工業(yè)實(shí)踐中最為常用的一種傳感器，其廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)自控環(huán)境，涉及水利水電、鐵路交通、智能建筑、生產(chǎn)自控、航空航天、軍工、石化、油井、電力、船舶、機(jī)床、管道等眾多行業(yè)，下面就簡(jiǎn)單介紹一些常用傳感器原理及其應(yīng)用

1、應(yīng)變片壓力傳感器原理與應(yīng)用力學(xué)傳感器的種類繁多，如電阻應(yīng)變片壓力傳感器、半導(dǎo)體應(yīng)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、諧振式壓力傳感器及電容式加速度傳感器等。但應(yīng)用最為廣泛的是壓阻式壓力傳感器，它具有極低的價(jià)格和較高的精度以及較好的線性特性。下面我們主要介紹這類傳感器。在了解壓阻式力傳感器時(shí)，我們首先認(rèn)識(shí)一下電阻應(yīng)變片這種元件。電阻應(yīng)變片是一種將被測(cè)件上的應(yīng)變變化轉(zhuǎn)換成為一種電信號(hào)的敏感器件。它是壓阻式應(yīng)變傳感器的主要組成部分之一。電阻應(yīng)變片應(yīng)用最多的是金屬電阻應(yīng)變片和半導(dǎo)體應(yīng)變片兩種。金屬電阻應(yīng)變片又有絲狀應(yīng)變片和金屬箔狀應(yīng)變片兩種。通常是將應(yīng)變片通過(guò)特殊的粘和劑緊密的粘合在產(chǎn)生力學(xué)應(yīng)變基體上，當(dāng)基體受力發(fā)生應(yīng)力變化時(shí)，電阻應(yīng)變片也一起產(chǎn)生形變，使應(yīng)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(yīng)變片在受力時(shí)產(chǎn)生的阻值變化通常較小，一般這種應(yīng)變片都組成應(yīng)變電橋，并通過(guò)后續(xù)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(zhuǎn)換和CPU）顯示或執(zhí)行機(jī)構(gòu)。金屬電阻應(yīng)變片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)點(diǎn)擊瀏覽該文件如圖1所示，是電阻應(yīng)變片的結(jié)構(gòu)示意圖，它由基體材料、金屬應(yīng)變絲或應(yīng)變箔、絕緣保護(hù)片和引出線等部分組成。根據(jù)不同的用途，電阻應(yīng)變片的阻值可以由設(shè)計(jì)者設(shè)計(jì)，但電阻的取值范圍應(yīng)注意：阻值太小，所需的驅(qū)動(dòng)電流太大，同時(shí)應(yīng)變片的發(fā)熱致使本身的溫度過(guò)高，不同的環(huán)境中使用，使應(yīng)變片的阻值變化太大，輸出零點(diǎn)漂移明顯，調(diào)零電路過(guò)于復(fù)雜。而電阻太大，阻抗太高，抗外界的電磁干擾能力較差。一般均為幾十歐至幾十千歐左右。電阻應(yīng)變片的工作原理金屬電阻應(yīng)變片的工作原理是吸附在基體材料上應(yīng)變電阻隨機(jī)械形變而產(chǎn)生阻值變化的現(xiàn)象，俗稱為電阻應(yīng)變效應(yīng)。金屬導(dǎo)體的電阻值可用下式表示： 式中：ρ——金屬導(dǎo)體的電阻率（Ω·cm2/m）S——導(dǎo)體的截面積（cm2）L——導(dǎo)體的長(zhǎng)度（m）我們以金屬絲應(yīng)變電阻為例，當(dāng)金屬絲受外力作用時(shí)，其長(zhǎng)度和截面積都會(huì)發(fā)生變化，從上式中可很容易看出，其電阻值即會(huì)發(fā)生改變，假如金屬絲受外力作用而伸長(zhǎng)時(shí)，其長(zhǎng)度增加，而截面積減少，電阻值便會(huì)增大。當(dāng)金屬絲受外力作用而壓縮時(shí)，長(zhǎng)度減小而截面增加，電阻值則會(huì)減小。只要測(cè)出加在電阻的變化（通常是測(cè)量電阻兩端的電壓），即可獲得應(yīng)變金屬絲的應(yīng)變情

2、陶瓷壓力傳感器原理及應(yīng)用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(yīng)，使電橋產(chǎn)生一個(gè)與壓力成正比的高度線性、與激勵(lì)電壓也成正比的電壓信號(hào)，標(biāo)準(zhǔn)的信號(hào)根據(jù)壓力量程的不同標(biāo)定為2.0 / 3.0 / 3.3 mV/V等，可以和應(yīng)變式傳感器相兼容。通過(guò)激光標(biāo)定，傳感器具有很高的溫度穩(wěn)定性和時(shí)間穩(wěn)定性，傳感器自帶溫度補(bǔ)償0～70℃，并可以和絕大多數(shù)介質(zhì)直接接觸。陶瓷是一種公認(rèn)的高彈性、抗腐蝕、抗磨損、抗沖擊和振動(dòng)的材料。陶瓷的熱穩(wěn)定特性及它的厚膜電阻可以使它的工作溫度范圍高達(dá)-40～135℃，而且具有測(cè)量的高精度、高穩(wěn)定性。電氣絕緣程度>2kV，輸出信號(hào)強(qiáng)，長(zhǎng)期穩(wěn)定性好。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(guó)家有全面替代其它類型傳感器的趨勢(shì)，在中國(guó)也越來(lái)越多的用戶使用陶瓷傳感器替代擴(kuò)散硅壓力傳感器。

3、擴(kuò)散硅壓力傳感器原理及應(yīng)用 工作原理 被測(cè)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，和用電子線路檢測(cè)這一變化，并轉(zhuǎn)換輸出一個(gè)對(duì)應(yīng)于這一壓力的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量信號(hào)。原理圖 點(diǎn)擊瀏覽該文件

4、藍(lán)寶石壓力傳感器原理與應(yīng)用利用應(yīng)變電阻式工作原理，采用硅-藍(lán)寶石作為半導(dǎo)體敏感元件，具有無(wú)與倫比的計(jì)量特性。藍(lán)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(xiàn)象；藍(lán)寶石比硅要堅(jiān)固，硬度更高，不怕形變；藍(lán)寶石有著非常好的彈性和絕緣特性（1000 OC以內(nèi)），因此，利用硅-藍(lán)寶石制造的半導(dǎo)體敏感元件，對(duì)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(lán)寶石的抗輻射特性極強(qiáng)；另外，硅-藍(lán)寶石半導(dǎo)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(fù)性，確保了高成品率。用硅-藍(lán)寶石半導(dǎo)體敏感元件制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，并且可靠性高、精度好、溫度誤差極小、性價(jià)比

高。表壓壓力傳感器和變送器由雙膜片構(gòu)成：鈦合金測(cè)量膜片和鈦合金接收膜片。印刷有異質(zhì)外延性應(yīng)變靈敏電橋電路的藍(lán)寶石薄片，被焊接在鈦合金測(cè)量膜片上。被測(cè)壓力傳送到接收膜片上（接收膜片與測(cè)量膜片之間用拉桿堅(jiān)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(lán)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(cè)壓力成正比。傳感器的電路能夠保證應(yīng)變電橋電路的供電，并將應(yīng)變電橋的失衡信號(hào)轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一的電信號(hào)輸出（0-5，4-20mA或0-5V）。在絕壓壓力傳感器和變送器中，藍(lán)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(cè)壓力轉(zhuǎn)換為應(yīng)變片形變，從而達(dá)到壓力測(cè)量的目的。

5、壓電壓力傳感器原理與應(yīng)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(yīng)就是在這種晶體中發(fā)現(xiàn)的，在一定的溫度范圍之內(nèi)，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)”）。由于隨著應(yīng)力的變化電場(chǎng)變化微?。ㄒ簿驼f(shuō)壓電系數(shù)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(shù)，但是它只能在室溫和濕度比較低的環(huán)境下才能夠應(yīng)用。磷酸二氫胺屬于人造晶體，能夠承受高溫和相當(dāng)高的濕度，所以已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用?，F(xiàn)在壓電效應(yīng)也應(yīng)用在多晶體上，比如現(xiàn)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(yīng)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(cè)量，因?yàn)榻?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(cè)量動(dòng)態(tài)的應(yīng)力。壓電傳感器主要應(yīng)用在加速度、壓力和力等的測(cè)量中。壓電式加速度傳感器是一種常用的加速度計(jì)。它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、重量輕、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)異的特點(diǎn)。壓電式加速度傳感器在飛機(jī)、汽車(chē)、船舶、橋梁和建筑的振動(dòng)和沖擊測(cè)量中已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，特別是航空和宇航領(lǐng)域中更有它的特殊地位。壓電式傳感器也可以用來(lái)測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部燃燒壓力的測(cè)量與真空度的測(cè)量。也可以用于軍事工業(yè)，例如用它來(lái)測(cè)量槍炮子彈在膛中擊發(fā)的一瞬間的膛壓的變化和炮口的沖擊波壓力。它既可以用來(lái)測(cè)量大的壓力，也可以用來(lái)測(cè)量微小的壓力。壓電式傳感器也廣泛應(yīng)用在生物醫(yī)學(xué)測(cè)量中，比如說(shuō)心室導(dǎo)管式微音器就是由壓電傳感器制成的，因?yàn)闇y(cè)量動(dòng)態(tài)壓力是如此普遍，所以壓電傳感器的應(yīng)用就非常廣泛

壓力傳感器是工業(yè)實(shí)踐中最為常用的一種傳感器，而我們通常使用的壓力傳感器主要是利用壓電效應(yīng)制造而成的，這樣的傳感器也稱為壓電傳感器。

我們知道，晶體是各向異性的，非晶體是各向同性的。某些晶體介質(zhì)，當(dāng)沿著一定方向受到機(jī)械力作用發(fā)生變形時(shí)，就產(chǎn)生了極化效應(yīng)；當(dāng)機(jī)械力撤掉之后，又會(huì)重新回到不帶電的狀態(tài)，也就是受到壓力的時(shí)候，某些晶體可能產(chǎn)生出電的效應(yīng)，這就是所謂的極化效應(yīng)?？茖W(xué)家就是根據(jù)這個(gè)效應(yīng)研制出了壓力傳感器。

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(yīng)就是在這種晶體中發(fā)現(xiàn)的，在一定的溫度范圍之內(nèi)，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)”）。由于隨著應(yīng)力的變化電場(chǎng)變化微?。ㄒ簿驼f(shuō)壓電系數(shù)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(shù)，但是它只能在室溫和濕度比較低的環(huán)境下才能夠應(yīng)用。磷酸二氫胺屬于人造晶體，能夠承受高溫和相當(dāng)高的濕度，所以已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。

現(xiàn)在壓電效應(yīng)也應(yīng)用在多晶體上，比如現(xiàn)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(yīng)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(cè)量，因?yàn)榻?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(cè)量動(dòng)態(tài)的應(yīng)力。

壓電傳感器主要應(yīng)用在加速度、壓力和力等的測(cè)量中。壓電式加速度傳感器是一種常用的加速度計(jì)。它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、重量輕、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)異的特點(diǎn)。壓電式加速度傳感器在飛機(jī)、汽車(chē)、船舶、橋梁和建筑的振動(dòng)和沖擊測(cè)量中已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，特別是航空和宇航領(lǐng)域中更有它的特殊地位。壓電式傳感器也可以用來(lái)測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部燃燒壓力的測(cè)量與真空度的測(cè)量。也可以用于軍事工業(yè)，例如用它來(lái)測(cè)量槍炮子彈在膛中擊發(fā)的一瞬間的膛壓的變化和炮口的沖擊波壓力。它既可以用來(lái)測(cè)量大的壓力，也可以用來(lái)測(cè)量微小的壓力。壓電式傳感器也廣泛應(yīng)用在生物醫(yī)學(xué)測(cè)量中，比如說(shuō)心室導(dǎo)管式微音器就是由壓電傳感器制成的，因?yàn)闇y(cè)量動(dòng)態(tài)壓力是如此普遍，所以壓電傳感器的應(yīng)用就非常廣泛。

除了壓電傳感器之外，還有利用壓阻效應(yīng)制造出來(lái)的壓阻傳感器，利用應(yīng)變效應(yīng)的應(yīng)變式傳感器等，這些不同的壓力傳感器利用不同的效應(yīng)和不同的材料，在不同的場(chǎng)合能夠發(fā)揮它們獨(dú)特的用途。

這種壓力變送器主要利用液體或氣體在檢測(cè)器件上形成的壓力來(lái)檢測(cè)液體或者氣體的流量或壓強(qiáng)。把這種壓力信號(hào)轉(zhuǎn)變成標(biāo)準(zhǔn)的0～10V或者4～20mA電信號(hào)。以便控制使用。壓力和電信號(hào)的轉(zhuǎn)化主要由各種壓力傳感器的核心部件完成。核心部件主要由壓力檢測(cè)體和放大電路組成。