壓力傳感器是工業(yè)實(shí)踐中最常用的傳感器，廣泛應(yīng)用于水利水電、鐵路交通、智能建筑、生產(chǎn)控制、航空航天、軍工、石化、油井、電力、船舶、機(jī)床、管道等行業(yè)，以下簡(jiǎn)要介紹了一些常用的傳感器原理及其應(yīng)用。
1.壓力測(cè)量介紹。
絕對(duì)壓力傳感器、差壓力傳感器、表壓力傳感器。
壓力量測(cè)可分為三類：
(1)測(cè)量絕對(duì)壓力。
形態(tài))表壓力的測(cè)量。
(3)測(cè)量差壓。
絕對(duì)壓力是指對(duì)應(yīng)于絕對(duì)真空測(cè)量的壓力。
表面壓力是指與區(qū)域大氣壓力相對(duì)應(yīng)的壓力。
壓差是指兩個(gè)壓力源之間的壓差。
若壓力為絕對(duì)真空，則差壓等于絕對(duì)壓力；若壓力為區(qū)域大氣壓力，則差壓等于“表壓”。
巴司卡(pascal)(簡(jiǎn)寫(xiě)pa)是壓力的測(cè)量單位，相當(dāng)于牛頓/米2。在工業(yè)應(yīng)用中，還有其他不同的壓力單位；如Bar、psi(磅/寸2)、大氣壓力、mmHg(水銀柱上升高度以mm表示)和cmH2o(水柱上升高度以cm表示)。
各種壓力傳感器可用于測(cè)量液體和氣體壓力。所謂“傳感器”，是指從一個(gè)系統(tǒng)中吸收能量的能量轉(zhuǎn)換裝置，以不同的形式(如電氣)傳輸?shù)搅硪粋€(gè)系統(tǒng)。因此，也有人稱之為“轉(zhuǎn)換器”，就像壓力測(cè)量可以分為三類，壓力轉(zhuǎn)換器也可以分為三類：
(a)絕對(duì)壓力傳感器滿值的置包括測(cè)量環(huán)境絕對(duì)壓力或接收壓力源的參考真空。
(b)差壓傳感器:測(cè)量?jī)蓚€(gè)管接壓力源之間的壓差。
(c)表壓力傳感器:也是差壓力轉(zhuǎn)換器，但其壓力源一是區(qū)域大氣壓力，二是管接壓力源。
2.壓力位移轉(zhuǎn)換：
電容氣囊、氧化鋁膜片、半導(dǎo)體膜片、單晶壓力傳感器等位移轉(zhuǎn)換介紹。
轉(zhuǎn)換壓力位移。
在壓力傳感器中，壓力P(t)通常用于將壓力P(t)轉(zhuǎn)換為機(jī)械移動(dòng)X(t)。
如果空氣囊中的空腔含有真空，則可以用來(lái)測(cè)量絕對(duì)壓力；顯然，待測(cè)壓力增加到組件的兩端。如果需要更大的彎曲變形，可以串聯(lián)使用更多的膜片組件。為了測(cè)量?jī)蓚€(gè)可變壓力之間的差值，必須將其中一個(gè)壓力添加到空氣囊中。差異(bellow)和布爾弟(bourdontube)是轉(zhuǎn)換壓力成移動(dòng)量的其他機(jī)器。近年來(lái)，隨著單晶壓力傳感器的發(fā)展，引進(jìn)了轉(zhuǎn)換功能和壓力傳感器功能裝置，即：
1.電容氣囊。
電容氣囊：包括兩個(gè)陶瓷組件，用于支撐電容極片，并連接在一起形成一個(gè)空腔，產(chǎn)生真空。
2.氧化鋁膜片(用于壓電轉(zhuǎn)換器)
在壓電性材料中，氧化鋁膜片(用于壓電轉(zhuǎn)換器)支撐四個(gè)橋式連接的電阻。
3.半導(dǎo)體膜片(壓阻式)
半導(dǎo)體膜片：由硅單元(半導(dǎo)體轉(zhuǎn)換器)組成，其上采用擴(kuò)散法形成電阻。
單晶壓力傳感器。
正如前面提到的，單晶傳感器是集壓力感器和轉(zhuǎn)換于單個(gè)組件上的壓力傳感器。壓力-移動(dòng)量-電壓之間的轉(zhuǎn)換是以下方法之一：
(a)電容式壓力傳感器：待測(cè)壓力使陶瓷膜彎曲，從而改變組件的電容，通過(guò)添加必要的電子電路，盡可能將變形與壓力變化相關(guān)。因此，電容量的變化是壓力的其他。(b)壓阻或“厚膜”壓力傳感器:該轉(zhuǎn)換器的動(dòng)作原理是應(yīng)用壓阻效應(yīng)，當(dāng)材料變形時(shí)，其電阻會(huì)發(fā)生變化。在氧化鋁(Al2O3)膜片上，采用厚膜技術(shù)將四個(gè)電阻連接成惠斯登電橋。當(dāng)測(cè)量壓力導(dǎo)致膜變形時(shí)，電橋的差電壓輸出隨之變化。
(c)半導(dǎo)體壓力傳感器:該裝置還以壓電效應(yīng)和電橋電阻的形式獲得測(cè)量結(jié)果，并在硅支撐物上擴(kuò)散產(chǎn)生膜片，包括電橋電阻的單元用靜電處理固定在支撐玻璃上。因此，它與外界形成機(jī)械隔離。當(dāng)硅膜偏轉(zhuǎn)時(shí)，電橋的輸出會(huì)發(fā)生變化。(d)壓電壓力傳感器:該轉(zhuǎn)換器的動(dòng)作原理是應(yīng)用壓電效應(yīng)，這是指當(dāng)許料受到壓力(力或壓力)時(shí)產(chǎn)生電壓的性質(zhì)。這些性質(zhì)被用來(lái)測(cè)量高頻時(shí)的壓力和聲音位準(zhǔn)(在這種應(yīng)用中，最著名的是“晶體麥克風(fēng)”)。
3.比較壓力傳感器的規(guī)格和性能。
★需要用傳感器測(cè)量，因?yàn)橛懈鞣N不同類型的壓力(絕對(duì)壓力、差壓力和表面壓力)。因此，了解其他會(huì)影響傳感器使用的外圍特性是非常重要的。因此，明確接觸傳感器的待測(cè)物體是液體或氣體，這一點(diǎn)非常重要。作為流體測(cè)量中使用的傳感器，當(dāng)流體可能損壞傳感器時(shí)，其應(yīng)用與普通傳感器不同。其它重要因素是測(cè)量范圍(以bar、psi、atm等單位表示)。也就是說(shuō)，傳感器可以在能夠保持測(cè)量規(guī)格精度的要求下測(cè)量壓力范圍。測(cè)量范圍可以是單極性(壓力或真空)或雙極性。
★“過(guò)壓”(overpressure)或“試驗(yàn)壓力”(profpressure)(傳感器可以接受而不損壞的最大壓力)在傳感器的選擇中非常重要。了解操作溫度范圍也很重要。待測(cè)液體或氣體物質(zhì)的溫度不得超過(guò)傳感器的工作溫度范圍。
與溫度相關(guān)的其他外圍因素是溫度誤差。也就是說(shuō)，溫度可以在測(cè)量規(guī)格的一定精度范圍內(nèi)變化。另一個(gè)因素是儲(chǔ)存。
儲(chǔ)存溫度。振動(dòng)、熱疲勞和溫度是影響轉(zhuǎn)換器選擇的其他因素。最重要的特點(diǎn)是線性、靈敏度、穩(wěn)定性、重復(fù)性和遲滯性。
線性度：轉(zhuǎn)換器指示值與最佳直線之間的偏移。這個(gè)參數(shù)通常以額滿值得的百分比表示。
靈敏度：（或分辨率），可產(chǎn)生輸出信號(hào)值的最小輸入變化值。(mv/PSI)表示每單位輸入的輸出信號(hào)大小。
穩(wěn)定性：當(dāng)轉(zhuǎn)換量（在固定溫度下）在輸入端保持固定值時(shí)，傳感器可以保持輸出信號(hào)的能力。一定給定范圍內(nèi)的穩(wěn)定性通常以額滿值得百分比表示。
重復(fù)能力：當(dāng)輸入端出現(xiàn)相同的待轉(zhuǎn)換量時(shí)，傳感器在不同時(shí)間內(nèi)重新產(chǎn)生輸出信號(hào)。
遲滯：相同的壓力分別向相反的方向添加到傳感器中，傳感器指示兩個(gè)讀數(shù)之間的最大差異。
激勵(lì)電壓、F.S.O.和單位壓力的靈敏度是界面系統(tǒng)中更重要的因素。
激勵(lì)電壓：用于向傳感器傳輸功率的電源電壓。
★F.S.O.:在相關(guān)壓力范圍的限制下，(滿刻度輸出)介于傳感器輸出電壓之間的差值。
單位壓力的靈敏度：當(dāng)壓力改變單位值時(shí)，輸出電壓的相對(duì)變化值。
★對(duì)于某些傳感器，滿刻度壓力的輸出電壓由供電電壓的函數(shù)確定，以mv/v為代表。傳感器指示的輸出值(mv)，當(dāng)滿刻度壓力加入傳感器，激勵(lì)電壓為單位值(伏特)時(shí)。
