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什么是壓力傳感器？
壓力傳感器是一種測(cè)量氣體、液體等壓力的裝置。
測(cè)量部分將壓力引起的變化轉(zhuǎn)換成電信號(hào)并輸出壓力。典型的測(cè)量部件是量規(guī)型。
表式壓力傳感器包括半導(dǎo)體壓力計(jì)、應(yīng)變計(jì)和金屬薄膜壓力傳感器。測(cè)量時(shí)的壓力標(biāo)準(zhǔn)可以設(shè)置為大氣壓、絕對(duì)壓力或任何其他標(biāo)準(zhǔn)。
壓力傳感器的應(yīng)用
壓力傳感器在許多工業(yè)過(guò)程中用于測(cè)量管道和設(shè)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(lái)選擇合適的壓力傳感器。
壓力傳感器的應(yīng)用范圍很廣，如下所示。
液體灌裝設(shè)備中的液體壓力測(cè)量
工廠管道內(nèi)流動(dòng)的液體和氣體的壓力測(cè)量
使用壓敏物質(zhì)的設(shè)備中用于壓力控制的壓力測(cè)量
壓力傳感器墊的應(yīng)用
應(yīng)用于汽車、工業(yè)機(jī)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(guò)檢測(cè)膜片變形來(lái)測(cè)量壓力。檢測(cè)方法有多種類型，包括半導(dǎo)體計(jì)式、應(yīng)變計(jì)式、金屬薄膜式。
膜片表面放置四個(gè)量規(guī)電阻，當(dāng)膜片因壓力而變形時(shí)，電阻值會(huì)發(fā)生變化。四個(gè)測(cè)量電阻組裝成橋式電路，電阻的變化作為電壓輸出。
1.半導(dǎo)體表壓傳感器
半導(dǎo)體表壓傳感器使用半導(dǎo)體本身作為隔膜，并利用壓電效應(yīng)測(cè)量壓力，壓電效應(yīng)是半導(dǎo)體受到壓力時(shí)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(jiān)固的隔膜，使設(shè)備高度耐用。
2.應(yīng)變式壓力傳感器
應(yīng)變片式壓力傳感器使用連接到隔膜背面的應(yīng)變片來(lái)測(cè)量應(yīng)變片電阻的變化。應(yīng)變片是利用金屬變形時(shí)電阻發(fā)生變化的特性來(lái)測(cè)量應(yīng)變，并通過(guò)應(yīng)變與壓力匹配來(lái)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(guò)在隔膜上形成金屬薄膜并測(cè)量因壓力而變形的金屬薄膜的電阻變化來(lái)測(cè)量壓力。其特點(diǎn)是比應(yīng)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(dòng)式壓力傳感器。
電容法檢測(cè)固定電極和隔膜電極之間的電容。隔膜的位移會(huì)隨著壓力的變化而變形，通過(guò)電容的變化來(lái)測(cè)量并轉(zhuǎn)換為壓力。適用于測(cè)量多種氣體或混合氣體的壓力。
在光纖型中，當(dāng)對(duì)隔膜施加壓力時(shí)，光纖端頭的衍射光柵發(fā)生變形，并測(cè)量反射光的波長(zhǎng)的變化。它可以測(cè)量高溫和高精度，用于測(cè)量熔融樹脂的壓力和體內(nèi)的血壓。
振動(dòng)型是將振動(dòng)器安裝在硅膜片芯片上，當(dāng)膜片因壓力而變形時(shí)，振動(dòng)器的固有頻率會(huì)發(fā)生變化。檢測(cè)振動(dòng)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(diǎn)。
壓力傳感器應(yīng)用實(shí)例
1.壓力傳感器墊
壓力傳感器的應(yīng)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(yīng)用示例包括檢測(cè)進(jìn)入高度安全的房間和檢測(cè)進(jìn)入工廠的危險(xiǎn)區(qū)域。當(dāng)入侵者踩在壓力傳感器墊上時(shí)，可以根據(jù)壓力傳感器檢測(cè)到的信息發(fā)出蜂鳴器或打開燈。
此外，通過(guò)在設(shè)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(shí) 需要外出。
2、汽車壓力傳感器
汽車壓力傳感器用于精確測(cè)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(cè)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(dǎo)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(zhǎng)期可靠且高精度地工作，并且根據(jù)其使用地點(diǎn)，溫度超過(guò) 300°C。此外，由于柴油發(fā)動(dòng)機(jī)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(cè)量高達(dá) 200 MPa 的壓力。
