壓力傳感器(Pressure Transducer)是能感受壓力信號，并能按照一定的規(guī)律將壓力信號轉(zhuǎn)換成可用的輸出的電信號的器件或裝置。

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。-摘自JJG860-2015

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)，下面就簡單介紹一些常用傳感器原理及其應(yīng)用。

一、分類

多傳感器信息融合技術(shù)的基本原理就像人的大腦綜合處理信息的過程一樣，將各種傳感器進(jìn)行多層次、多空間的信息互補(bǔ)和優(yōu)化組合處理，最終產(chǎn)生對觀測環(huán)境的一致性解釋。在這個過程中要充分地利用多源數(shù)據(jù)進(jìn)行合理支配與使用，而信息融合的最終目標(biāo)則是基于各傳感器獲得的分離觀測信息，通過對信息多級別、多方面組合導(dǎo)出更多有用信息。這不僅是利用了多個傳感器相互協(xié)同操作的優(yōu)勢，而且也綜合處理了其它信息源的數(shù)據(jù)來提高整個傳感器系統(tǒng)的智能化。

壓力傳感器是使用最為廣泛的一種傳感器。傳統(tǒng)的壓力傳感器以機(jī)械結(jié)構(gòu)型的器件為主，以彈性元件的形變指示壓力，但這種結(jié)構(gòu)尺寸大、質(zhì)量重，不能提供電學(xué)輸出。隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，半導(dǎo)體壓力傳感器也應(yīng)運(yùn)而生。其特點(diǎn)是體積小、質(zhì)量輕、準(zhǔn)確度高、溫度特性好。特別是隨著MEMS技術(shù)的發(fā)展，半導(dǎo)體傳感器向著微型化發(fā)展，而且其功耗小、可靠性高。

擴(kuò)散硅壓力變送器

擴(kuò)散硅壓力變送器是把帶隔離的硅壓阻式壓力敏感元件封裝于不銹鋼殼體內(nèi)制作而成。它能將感受到的液體或氣體壓力轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的電信號對外輸出，DATA-52系列擴(kuò)散硅壓力變送器廣泛應(yīng)用于供/排水、熱力、石油、化工、冶金等工業(yè)過程現(xiàn)場測量和控制。

性能指標(biāo)：

測量介質(zhì)：液體或氣體（對不銹鋼殼體無腐蝕）

量程：0-10MPa

精度等級：0.1%FS、0.5%FS（可選）

穩(wěn)定性能：±0.05%FS/年；±0.1%FS/年

輸出信號：RS485、4~20mA（可選）

過載能力：150%FS

零點(diǎn)溫度系數(shù)：±0.01%FS/℃

滿度溫度系數(shù)：±0.02%FS/℃

防護(hù)等級：IP68

環(huán)境溫度：-10℃～80℃

存儲溫度：-40℃～85℃

供電電源：9V～36V DC；

結(jié)構(gòu)材料：外殼：不銹鋼1Cr18Ni9Ti

密封圈：氟橡膠

膜片：不銹鋼316L

電纜：φ7.2mm聚氨酯專用電纜

半導(dǎo)體壓電阻型

半導(dǎo)體壓電阻抗擴(kuò)散壓力傳感器是在薄片表面形成半導(dǎo)體變形壓力，通過外力（壓力）使薄片變形而產(chǎn)生壓電阻抗效果，從而使阻抗的變化轉(zhuǎn)換成電信號。

靜電容量型

靜電容量型壓力傳感器，是將玻璃的固定極和硅的可動極相對而形成電容，將通過外力（壓力）使可動極變形所產(chǎn)生的靜電容量的變化轉(zhuǎn)換成電氣信號。（E8Y的動作原理便是靜電容量方式，其他機(jī)種采用半導(dǎo)體方式）。

二、工作原理

1、壓阻式壓力傳感器

電阻應(yīng)變片是壓阻式應(yīng)變傳感器的主要組成部分之一。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)。

2、陶瓷壓力傳感器

陶瓷壓力傳感器基于壓阻效應(yīng)，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，連接成一個惠斯通電橋，由于壓敏電阻的壓阻效應(yīng)，使電橋產(chǎn)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(biāo)準(zhǔn)的信號根據(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。

3、擴(kuò)散硅壓力傳感器：

擴(kuò)散硅壓力傳感器工作原理也是基于壓阻效應(yīng)，利用壓阻效應(yīng)原理，被測介質(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，利用電子線路檢測這一變化，并轉(zhuǎn)換輸出一個對應(yīng)于這一壓力的標(biāo)準(zhǔn)測量信號。

4、藍(lán)寶石壓力傳感器：

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，具有無與倫比的計量特性。因此，利用硅-藍(lán)寶石制造的半導(dǎo)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(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p-n漂移。

5、壓電式壓力傳感器：

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)測量，因?yàn)榻?jīng)過外力作用后的電荷，只有在回路具有無限大的輸入阻抗時才得到保存。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量動態(tài)的應(yīng)力。

三、應(yīng)用領(lǐng)域

壓力傳感器主要應(yīng)用于：增壓缸、增壓器、氣液增壓缸、氣液增壓器、壓力機(jī)，壓縮機(jī)，空調(diào)制冷設(shè)備等領(lǐng)域。

1、應(yīng)用于液壓系統(tǒng)

壓力傳感器在液壓系統(tǒng)中主要是來完成力的閉環(huán)控制。當(dāng)控制閥芯突然移動時，在極短的時間內(nèi)會形成幾倍于系統(tǒng)工作壓力的尖峰壓力。在典型的行走機(jī)械和工業(yè)液壓中，如果設(shè)計時沒有考慮到這樣的極端工況，任何壓力傳感器很快就會被破壞。需要使用抗沖擊的壓力傳感器，壓力傳感器實(shí)現(xiàn)抗沖擊主要有2種方法，一種是換應(yīng)變式芯片，另一種方法是外接盤管，一般在液壓系統(tǒng)中采用第一種方法，主要是因?yàn)榘惭b方便。此外還有一個原因是壓力傳感器還要承受來自液壓泵不間斷的壓力脈動。

2.應(yīng)用于安全控制系統(tǒng)

壓力傳感器在安全控制系統(tǒng)中經(jīng)常應(yīng)用，主要針對的領(lǐng)域是空壓機(jī)自身的安全管理系統(tǒng)。在安全控制領(lǐng)域有很多傳感器應(yīng)用，壓力傳感器作為一種非常常見的傳感器，在安全控制系統(tǒng)中應(yīng)用也不足為奇。

在安全控制領(lǐng)域應(yīng)用一般從性能方面來考慮，從價格上的考慮，還有從實(shí)際操作的安全性方便性來考慮，實(shí)際證明選擇壓力傳感器的效果非常好。壓力傳感器利用機(jī)械設(shè)備的加工技術(shù)將一些元件以及信號調(diào)節(jié)器等裝置安裝在一塊很小的芯片上面。所以體積小也是它的優(yōu)點(diǎn)之一，除此之外，價格便宜也是它的另一大優(yōu)點(diǎn)。在一定程度上它能夠提高系統(tǒng)測試的準(zhǔn)確度。在安全控制系統(tǒng)中，通過在出氣口的管道設(shè)備中安裝壓力傳感器來在一定程度上控制壓縮機(jī)帶來的壓力，這算是一定的保護(hù)措施，也是非常有效的控制系統(tǒng)。當(dāng)壓縮機(jī)正常啟動后，如果壓力值未達(dá)到上限，那么控制器就會打開進(jìn)氣口通過調(diào)整來使得設(shè)備達(dá)到最大功率。

3.應(yīng)用于注塑模具

壓力傳感器在注塑模具中有著重要的作用。壓力傳感器可被安裝在注塑機(jī)的噴嘴、熱流道系統(tǒng)、冷流道系統(tǒng)和模具的模腔內(nèi)，它能夠測量出塑料在注模、充模、保壓和冷卻過程中從注塑機(jī)的噴嘴到模腔之間某處的塑料壓力。

4.應(yīng)用于監(jiān)測礦山壓力

傳感器技術(shù)作為礦山壓力監(jiān)控的關(guān)鍵性技術(shù)之一。一方面，我們應(yīng)該正確應(yīng)用已有的各種傳感器來為采礦行業(yè)服務(wù)；另一方面，作為傳感器廠家還要研制和開發(fā)新型壓力傳感器來適應(yīng)更多的采礦行業(yè)應(yīng)用。壓力傳感器有多種，而基于礦山壓力監(jiān)測的特殊環(huán)境，礦用壓力傳感器主要有：振弦式壓力傳感器、半導(dǎo)體壓阻式壓力傳感器、金屬應(yīng)變片式壓力傳感器、差動變壓器式壓力傳感器等。這些傳感器在礦產(chǎn)行業(yè)都有廣泛的應(yīng)用，具體使用哪種傳感器還有根據(jù)具體的采礦環(huán)境進(jìn)行選擇。

5.應(yīng)用于促進(jìn)睡眠

壓力傳感器本身無法促進(jìn)睡眠，我們只是將壓力傳感器放在床墊地下，由于壓力傳感器具有高靈敏度，當(dāng)人發(fā)生翻身、心跳以及呼吸等有關(guān)的動作時，傳感器會分析這一系列信息，去推斷睡眠人睡覺處于一個什么狀態(tài)，然后通過對傳感器的分析，收集傳感器的信號得到心跳和呼吸節(jié)奏等睡眠的數(shù)據(jù)，最后將所有數(shù)據(jù)處理譜成一首段的曲目，當(dāng)然能將你一個晚上的睡眠壓縮成一首幾分鐘的音樂。

6.應(yīng)用于壓縮機(jī)，空調(diào)冷設(shè)備

壓力傳感器常用于空氣壓力機(jī)，以及空調(diào)制冷設(shè)備，這類傳感器產(chǎn)品外形小巧、安裝方便、導(dǎo)壓口一般采用專用閥針式設(shè)計。

四、趨勢

1.主要垂直行業(yè)，包括石油和天然氣、汽車和醫(yī)療保健的技術(shù)進(jìn)步導(dǎo)致了多種應(yīng)用程序以及壓力傳感器功能的演變。

2.汽車領(lǐng)域是壓力傳感器的最重要的用戶之一，汽車生產(chǎn)的激增導(dǎo)致對壓力傳感器和相關(guān)組件的需求不斷增加。

3.機(jī)動車安全已成為整個汽車行業(yè)的重要方面，圍繞此項特性的嚴(yán)格的政府法規(guī)有助于促進(jìn)汽車行業(yè)壓力傳感器的需求增長。

4.基于微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)和納機(jī)電系統(tǒng)(NEMS)的技術(shù)一直以來廣受大眾歡迎，采用量大增，導(dǎo)致壓力傳感器市場的增長。

5.消費(fèi)電子壓力傳感器使用量大大增加，成為整個市場發(fā)展最快的應(yīng)用領(lǐng)域。

6.終端使用行業(yè)如汽車和醫(yī)療保健市場趨于成熟成為阻礙北美和歐洲壓力傳感器市場的一大挑戰(zhàn)。

7.在亞洲國家，如中國、日本、印度和韓國快速的工業(yè)化和機(jī)動車生產(chǎn)都可以歸結(jié)為亞太壓力傳感器市場的發(fā)展。

8.亞太和中東地區(qū)的智能城市基礎(chǔ)設(shè)施的發(fā)展持有巨大的未來增長潛力。

9.消費(fèi)者購買壓力傳感器對其安裝和更換不斷飆升的成本心存憂慮，可能會影響壓力傳感器市場。

10.在過去的幾年中，壓力傳感器市場取得了迅速進(jìn)展，對競爭格局產(chǎn)生了積極影響，為市場引入了新的參與者并擴(kuò)大了市場現(xiàn)有參與者的范圍。 

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