壓力傳感器通常由壓力敏感元件和信號處理單元組成。按不同的測試壓力類型，壓力傳感器可分為表壓傳感器、差壓傳感器和絕壓傳感器。

 

壓力傳感器是工業實踐中最為常用的一種傳感器
，其廣泛應用於各種工業自控環境
，涉及水利水電、鐵路交通
、智能建築
、生產自控、航空航天、軍工、石化
、油井、電力、船舶、機床、管道等眾多行業。下麵就簡單介紹一些常用傳感器原理及其應用

 

1 應變片壓力傳感器原理與應用

 

力學傳感器的種類繁多，如電阻應變片壓力傳感器、半導體應變片壓力傳感器、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xie振zhen式shi壓ya力li傳chuan感gan器qi及ji電dian容rong式shi加jia速su度du傳chuan感gan器qi等deng。但dan應ying用yong最zui為wei廣guang泛fan的de是shi壓ya阻zu式shi壓ya力li傳chuan感gan器qi
，它ta具ju有you極ji低di的de價jia格ge和he較jiao高gao的de精jing度du以yi及ji較jiao好hao的de線xian性xing特te性xing。下xia麵mian我wo們men主zhu要yao介jie紹shao這zhe類lei傳chuan感gan器qi。

 

在(zai)了(le)解(jie)壓(ya)阻(zu)式(shi)力(li)傳(chuan)感(gan)器(qi)時(shi)，我(wo)們(men)首(shou)先(xian)認(ren)識(shi)一(yi)下(xia)電(dian)阻(zu)應(ying)變(bian)片(pian)這(zhe)種(zhong)元(yuan)件(jian)。電(dian)阻(zu)應(ying)變(bian)片(pian)是(shi)一(yi)種(zhong)將(jiang)被(bei)測(ce)件(jian)上(shang)的(de)應(ying)變(bian)變(bian)化(hua)轉(zhuan)換(huan)成(cheng)為(wei)一(yi)種(zhong)電(dian)信(xin)號(hao)的(de)敏(min)感(gan)器(qi)件(jian)。它(ta)是(shi)壓(ya)阻(zu)式(shi)應(ying)變(bian)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)主(zhu)要(yao)組(zu)成(cheng)部(bu)分(fen)之(zhi)一(yi)。電(dian)阻(zu)應(ying)變(bian)片(pian)應(ying)用(yong)最(zui)多(duo)的(de)是(shi)金(jin)屬(shu)電(dian)阻(zu)應(ying)變(bian)片(pian)和(he)半(ban)導(dao)體(ti)應(ying)變(bian)片(pian)兩(liang)種(zhong)。金(jin)屬(shu)電(dian)阻(zu)應(ying)變(bian)片(pian)又(you)有(you)絲(si)狀(zhuang)應(ying)變(bian)片(pian)和(he)金(jin)屬(shu)箔(bo)狀(zhuang)應(ying)變(bian)片(pian)兩(liang)種(zhong)。通(tong)常(chang)是(shi)將(jiang)應(ying)變(bian)片(pian)通(tong)過(guo)特(te)殊(shu)的(de)粘(zhan)和(he)劑(ji)緊(jin)密(mi)的(de)粘(zhan)合(he)在(zai)產(chan)生(sheng)力(li)學(xue)應(ying)變(bian)基(ji)體(ti)上(shang)，當(dang)基(ji)體(ti)受(shou)力(li)發(fa)生(sheng)應(ying)力(li)變(bian)化(hua)時(shi)

，電(dian)阻(zu)應(ying)變(bian)片(pian)也(ye)一(yi)起(qi)產(chan)生(sheng)形(xing)變(bian)，使(shi)應(ying)變(bian)片(pian)的(de)阻(zu)值(zhi)發(fa)生(sheng)改(gai)變(bian)，從(cong)而(er)使(shi)加(jia)在(zai)電(dian)阻(zu)上(shang)的(de)電(dian)壓(ya)發(fa)生(sheng)變(bian)化(hua)。這(zhe)種(zhong)應(ying)變(bian)片(pian)在(zai)受(shou)力(li)時(shi)產(chan)生(sheng)的(de)阻(zu)值(zhi)變(bian)化(hua)通(tong)常(chang)較(jiao)小(xiao)，一(yi)般(ban)這(zhe)種(zhong)應(ying)變(bian)片(pian)都(dou)組(zu)成(cheng)應(ying)變(bian)電(dian)橋(qiao)，並(bing)通(tong)過(guo)後(hou)續(xu)的(de)儀(yi)表(biao)放(fang)大(da)器(qi)進(jin)行(xing)放(fang)大(da)，再(zai)傳(chuan)輸(shu)給(gei)處(chu)理(li)電(dian)路(lu)（通常是A/D轉換和CPU）顯示或執行機構。

 

金屬電阻應變片的內部結構

 

 

如上圖所示，是電阻應變片的結構示意圖，它由基體材料、金屬應變絲或應變箔、絕緣保護片和引出線等部分組成。根據不同的用途
，電阻應變片的阻值可以由設計者設計，但電阻的取值範圍應注意：阻zu值zhi太tai小xiao
，所suo需xu的de驅qu動dong電dian流liu太tai大da，同tong時shi應ying變bian片pian的de發fa熱re致zhi使shi本ben身shen的de溫wen度du過guo高gao，不bu同tong的de環huan境jing中zhong使shi用yong，使shi應ying變bian片pian的de阻zu值zhi變bian化hua太tai大da，輸shu出chu零ling點dian漂piao移yi明ming顯xian，調tiao零ling電dian路lu過guo於yu複fu雜za。而er電dian阻zu太tai大da，阻zu抗kang太tai高gao，抗kang外wai界jie的de電dian磁ci幹gan擾rao能neng力li較jiao差cha。一yi般ban均jun為wei幾ji十shi歐ou至zhi幾ji十shi千qian歐ou左zuo右you。

 

電阻應變片的工作原理

 

金jin屬shu電dian阻zu應ying變bian片pian的de工gong作zuo原yuan理li是shi吸xi附fu在zai基ji體ti材cai料liao上shang應ying變bian電dian阻zu隨sui機ji械xie形xing變bian而er產chan生sheng阻zu值zhi變bian化hua的de現xian象xiang
，俗su稱cheng為wei電dian阻zu應ying變bian效xiao應ying。金jin屬shu導dao體ti的de電dian阻zu值zhi可ke用yong下xia式shi表biao示shi：

 

式中：ρ——金屬導體的電阻率（Ω·cm2/m）

 

S——導體的截麵積（cm2）

 

L——導體的長度（m）

 

womenyijinshusiyingbiandianzuweili，dangjinshusishouwailizuoyongshi
，qichangduhejiemianjidouhuifashengbianhua

，congshangshizhongkehenrongyikanchu
，qidianzuzhijihuifashenggaibian
，jiarujinshusishouwailizuoyongershenchangshi
，qichangduzengjia，erjiemianjijianshao
，dianzuzhibianhuizengda。dangjinshusishouwailizuoyongeryasuoshi
，changdujianxiaoerjiemianzengjia，dianzuzhizehuijianxiao。zhiyaocechujiazaidianzudebianhua（通常是測量電阻兩端的電壓），即可獲得應變金屬絲的應變情

 

2 陶瓷壓力傳感器原理及應用

 

抗kang腐fu蝕shi的de陶tao瓷ci壓ya力li傳chuan感gan器qi沒mei有you液ye體ti的de傳chuan遞di，壓ya力li直zhi接jie作zuo用yong在zai陶tao瓷ci膜mo片pian的de前qian表biao麵mian，使shi膜mo片pian產chan生sheng微wei小xiao的de形xing變bian
，厚hou膜mo電dian阻zu印yin刷shua在zai陶tao瓷ci膜mo片pian的de背bei麵mian

，連lian接jie成cheng一yi個ge惠hui斯si通tong電dian橋qiao(閉橋)
，由於壓敏電阻的壓阻效應，使電橋產生一個與壓力成正比的高度線性、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。通過激光標定，傳感器具有很高的溫度穩定性和時間穩定性，傳感器自帶溫度補償0～70℃，並可以和絕大多數介質直接接觸。

 

陶瓷是一種公認的高彈性

、抗腐蝕
、抗磨損、抗衝擊和振動的材料。陶瓷的熱穩定特性及它的厚膜電阻可以使它的工作溫度範圍高達-40～135℃，而且具有測量的高精度、高穩定性。電氣絕緣程度>2kV，shuchuxinhaoqiang，changqiwendingxinghao。gaotexing，dijiagedetaocichuanganqijiangshiyalichuanganqidefazhanfangxiang
，zaioumeiguojiayouquanmiantidaiqitaleixingchuanganqidequshi，zaizhongguoyeyuelaiyueduodeyonghushiyongtaocichuanganqitidaikuosanguiyalichuanganqi。

 

3 擴散矽壓力傳感器原理及應用

 

工作原理：被測介質的壓力直接作用於傳感器的膜片上（不鏽鋼或陶瓷），使shi膜mo片pian產chan生sheng與yu介jie質zhi壓ya力li成cheng正zheng比bi的de微wei位wei移yi，使shi傳chuan感gan器qi的de電dian阻zu值zhi發fa生sheng變bian化hua，和he用yong電dian子zi線xian路lu檢jian測ce這zhe一yi變bian化hua，並bing轉zhuan換huan輸shu出chu一yi個ge對dui應ying於yu這zhe一yi壓ya力li的de標biao準zhun測ce量liang信xin號hao。

 

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，采用矽-藍寶石作為半導體敏感元件，具有無與倫比的計量特性。

 

藍寶石係由單晶體絕緣體元素組成
，不會發生滯後
、疲勞和蠕變現象；藍寶石比矽要堅固，硬度更高，不怕形變；藍寶石有著非常好的彈性和絕緣特性（1000 OC以內），因此，利用矽-藍寶石製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，也有著很好的工作特性
；藍寶石的抗輻射特性極強
；另外，矽-藍寶石半導體敏感元件，無p-n漂移，因此，從根本上簡化了製造工藝，提高了重複性，確保了高成品率。

 

用矽-藍寶石半導體敏感元件製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
，並且可靠性高、精度好、溫度誤差極小
、性價比高。

 

表壓壓力傳感器和變送器由雙膜片構成：鈦(tai)合(he)金(jin)測(ce)量(liang)膜(mo)片(pian)和(he)鈦(tai)合(he)金(jin)接(jie)收(shou)膜(mo)片(pian)。印(yin)刷(shua)有(you)異(yi)質(zhi)外(wai)延(yan)性(xing)應(ying)變(bian)靈(ling)敏(min)電(dian)橋(qiao)電(dian)路(lu)的(de)藍(lan)寶(bao)石(shi)薄(bo)片(pian)，被(bei)焊(han)接(jie)在(zai)鈦(tai)合(he)金(jin)測(ce)量(liang)膜(mo)片(pian)上(shang)。被(bei)測(ce)壓(ya)力(li)傳(chuan)送(song)到(dao)接(jie)收(shou)膜(mo)片(pian)上(shang)（接收膜片與測量膜片之間用拉杆堅固的連接在一起）。在壓力的作用下，鈦合金接收膜片產生形變，該形變被矽-藍寶石敏感元件感知後，其電橋輸出會發生變化
，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

，並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zai絕jue壓ya壓ya力li傳chuan感gan器qi和he變bian送song器qi中zhong，藍lan寶bao石shi薄bo片pian，與yu陶tao瓷ci基ji極ji玻bo璃li焊han料liao連lian接jie在zai一yi起qi，起qi到dao了le彈dan性xing元yuan件jian的de作zuo用yong，將jiang被bei測ce壓ya力li轉zhuan換huan為wei應ying變bian片pian形xing變bian，從cong而er達da到dao壓ya力li測ce量liang的de目mu的de。

 

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（二氧化矽）是shi一yi種zhong天tian然ran晶jing體ti，壓ya電dian效xiao應ying就jiu是shi在zai這zhe種zhong晶jing體ti中zhong發fa現xian的de，在zai一yi定ding的de溫wen度du範fan圍wei之zhi內nei，壓ya電dian性xing質zhi一yi直zhi存cun在zai
，但dan溫wen度du超chao過guo這zhe個ge範fan圍wei之zhi後hou
，壓ya電dian性xing質zhi完wan全quan消xiao失shi（這個高溫就是所謂的“居裏點”）。由於隨著應力的變化電場變化微小（也就說壓電係數比較低），所(suo)以(yi)石(shi)英(ying)逐(zhu)漸(jian)被(bei)其(qi)他(ta)的(de)壓(ya)電(dian)晶(jing)體(ti)所(suo)替(ti)代(dai)。而(er)酒(jiu)石(shi)酸(suan)鉀(jia)鈉(na)具(ju)有(you)很(hen)大(da)的(de)壓(ya)電(dian)靈(ling)敏(min)度(du)和(he)壓(ya)電(dian)係(xi)數(shu)
，但(dan)是(shi)它(ta)隻(zhi)能(neng)在(zai)室(shi)溫(wen)和(he)濕(shi)度(du)比(bi)較(jiao)低(di)的(de)環(huan)境(jing)下(xia)才(cai)能(neng)夠(gou)應(ying)用(yong)。磷(lin)酸(suan)二(er)氫(qing)胺(an)屬(shu)於(yu)人(ren)造(zao)晶(jing)體(ti)，能(neng)夠(gou)承(cheng)受(shou)高(gao)溫(wen)和(he)相(xiang)當(dang)高(gao)的(de)濕(shi)度(du)
，所(suo)以(yi)已(yi)經(jing)得(de)到(dao)了(le)廣(guang)泛(fan)的(de)應(ying)用(yong)。

 

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、铌酸鹽係壓電陶瓷、铌鎂酸鉛壓電陶瓷等等。

 

壓ya電dian效xiao應ying是shi壓ya電dian傳chuan感gan器qi的de主zhu要yao工gong作zuo原yuan理li，壓ya電dian傳chuan感gan器qi不bu能neng用yong於yu靜jing態tai測ce量liang，因yin為wei經jing過guo外wai力li作zuo用yong後hou的de電dian荷he，隻zhi有you在zai回hui路lu具ju有you無wu限xian大da的de輸shu入ru阻zu抗kang時shi才cai得de到dao保bao存cun。實shi際ji的de情qing況kuang不bu是shi這zhe樣yang的de，所suo以yi這zhe決jue定ding了le壓ya電dian傳chuan感gan器qi隻zhi能neng夠gou測ce量liang動dong態tai的de應ying力li。

 

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。它具有結構簡單
、體積小、重量輕、使用壽命長等優異的特點。壓電式加速度傳感器在飛機、汽車
、船舶、橋qiao梁liang和he建jian築zhu的de振zhen動dong和he衝chong擊ji測ce量liang中zhong已yi經jing得de到dao了le廣guang泛fan的de應ying用yong，特te別bie是shi航hang空kong和he宇yu航hang領ling域yu中zhong更geng有you它ta的de特te殊shu地di位wei。壓ya電dian式shi傳chuan感gan器qi也ye可ke以yi用yong來lai測ce量liang發fa動dong機ji內nei部bu燃ran燒shao壓ya力li的de測ce量liang與yu真zhen空kong度du的de測ce量liang。也ye可ke以yi用yong於yu軍jun事shi工gong業ye，例li如ru用yong它ta來lai測ce量liang槍qiang炮pao子zi彈dan在zai膛tang中zhong擊ji發fa的de一yi瞬shun間jian的de膛tang壓ya的de變bian化hua和he炮pao口kou的de衝chong擊ji波bo壓ya力li。它ta既ji可ke以yi用yong來lai測ce量liang大da的de壓ya力li，也ye可ke以yi用yong來lai測ce量liang微wei小xiao的de壓ya力li。

 

壓ya電dian式shi傳chuan感gan器qi也ye廣guang泛fan應ying用yong在zai生sheng物wu醫yi學xue測ce量liang中zhong

，比bi如ru說shuo心xin室shi導dao管guan式shi微wei音yin器qi就jiu是shi由you壓ya電dian傳chuan感gan器qi製zhi成cheng的de，因yin為wei測ce量liang動dong態tai壓ya力li是shi如ru此ci普pu遍bian，所suo以yi壓ya電dian傳chuan感gan器qi的de應ying用yong就jiu非fei常chang廣guang泛fan。

 

在(zai)使(shi)用(yong)壓(ya)力(li)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)過(guo)程(cheng)上(shang)
，由(you)於(yu)部(bu)分(fen)細(xi)節(jie)的(de)不(bu)注(zhu)意(yi)可(ke)能(neng)是(shi)出(chu)現(xian)各(ge)種(zhong)不(bu)良(liang)的(de)使(shi)用(yong)體(ti)驗(yan)。小(xiao)編(bian)總(zong)結(jie)自(zi)身(shen)使(shi)用(yong)壓(ya)力(li)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)經(jing)驗(yan)分(fen)享(xiang)給(gei)到(dao)大(da)家(jia)

，希(xi)望(wang)能(neng)幫(bang)助(zhu)大(da)家(jia)快(kuai)速(su)解(jie)決(jue)問(wen)題(ti)。

 

01 壓力傳感器密封圈的問題

 

jiayabiansongqishuchububianhua，zaijiayabiansongqishuchuturanbianhua，xieyabiansongqilingweihuibuqu，henyoukenengshiyalichuanganqimifengquandewenti。changjiandeshiyouyumifengquanguigeyuanyin，chuanganqiningjinzhihoumifengquanbeiyasuodaochuanganqiyinyakoulimiandusaichuanganqi，jiayashiyalijiezhijinbuqu，danzaiyalidashituranchongkaimifengquan，yalichuanganqishoudaoyalierbianhua。paichuzhezhongguzhangdezuijiafangfashijiangchuanganqixiexia，zhijiechakanlingweishifouzhengchang，ruolingweizhengchangkegenghuanmifengquanzaishi
；

 

02 變送器與指針式壓力表對照偏差大

 

出現偏差是正常的現象，確認正常的偏差範圍即可
；最zui後hou一yi種zhong易yi出chu現xian的de故gu障zhang是shi微wei差cha壓ya變bian送song器qi安an裝zhuang位wei置zhi對dui零ling位wei輸shu出chu的de影ying響xiang。微wei差cha壓ya變bian送song器qi由you於yu其qi測ce量liang範fan圍wei很hen小xiao，變bian送song器qi中zhong傳chuan感gan元yuan件jian會hui影ying響xiang到dao微wei差cha壓ya變bian送song器qi的de輸shu出chu。安an裝zhuang時shi應ying使shi變bian送song器qi的de壓ya力li敏min感gan件jian軸zhou向xiang垂chui直zhi於yu重zhong力li方fang向xiang
，安an裝zhuang固gu定ding後hou調tiao整zheng變bian送song器qi零ling位wei到dao標biao準zhun值zhi。

 

03 壓力上去，變送器輸出上不去

 

此ci種zhong情qing況kuang，先xian應ying檢jian查zha壓ya力li接jie口kou是shi否fou漏lou氣qi或huo者zhe被bei堵du住zhu，如ru果guo確que認ren不bu是shi
，檢jian查zha接jie線xian方fang式shi和he檢jian查zha電dian源yuan，如ru電dian源yuan正zheng常chang則ze進jin行xing簡jian單dan加jia壓ya看kan輸shu出chu是shi否fou變bian化hua，或huo者zhe察cha看kan傳chuan感gan器qi零ling位wei是shi否fou有you輸shu出chu
，若ruo無wu變bian化hua則ze傳chuan感gan器qi已yi損sun壞huai，可ke能neng是shi儀yi表biao損sun壞huai或huo者zhe整zheng個ge係xi統tong的de其qi他ta環huan節jie的de問wen題ti

；

 

04 變送器輸出信號不穩

 

這種故障有肯是壓力源的問題。壓力源本身是一個不穩定的壓力，很有可能是儀表或壓力傳感器抗幹擾能力不強、傳感器本身振動很厲害和傳感器故障；

 

 

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