壓力傳(chuan) 感器是工業(ye) 實踐中最為(wei) 常用的一種傳(chuan) 感器，其廣泛應用於(yu) 各種工業(ye) 自控環境，涉及水利水電、鐵路交通、智能建築、生產(chan) 自控、航空航天、軍(jun) 工、石化、油井、電力、船舶、機床、管道等眾(zhong) 多行業(ye) ，下麵就簡單介紹一些常用傳(chuan) 感器原理及其應用。

　　1.壓力測量介紹

　　絕對壓力傳(chuan) 感器，差壓力傳(chuan) 感器，表壓力傳(chuan) 感器。

　　關(guan) 於(yu) 壓力的量測，可以分成三類：

　　（1） 絕對壓力的測量

　　（2） 表壓力的測量

　　（3） 差壓力的測量

　　絕對壓力所指的就是對應於(yu) 絕對真空所測量到的壓力。

　　表壓力所指的就是對應於(yu) 地區性大氣壓力所測量的壓力。

　　差壓力就是指兩(liang) 個(ge) 壓力源間的壓力差值。

　　如果有一壓力為(wei) 絕對真空，則差壓力就等於(yu) 絕對壓力;如果壓力為(wei) 地區性大氣壓力，則差壓力就等於(yu) “表壓力”。

　　壓力的測量單位為(wei) 巴司卡（pascal）（簡寫(xie) pa），它就相當於(yu) 牛頓/米2。在工業(ye) 應用上，還有其它不同的壓力單位;如Bar，psi（磅/吋2），大氣壓力，mmHg（水銀柱的上升高度以mm表示）以及cmH2O（水柱的上升高度以cm表示）。

　　對於(yu) 液體(ti) 及氣體(ti) 壓力的測量，可以使用各種不同的壓力傳(chuan) 感器。所謂“傳(chuan) 感器”意指它是一種能量轉換裝置，從(cong) 一個(ge) 係統中吸收能量，在將此能量已不同的形式（例如電氣）傳(chuan) 送到另一個(ge) 係統。所以，亦有人稱之為(wei) “轉換器”如同壓力的測量可以分成三類一般，壓力轉換器也可以此三類來區分：

　　（a） 絕對壓力傳(chuan) 感器：此裝置包含有參考真空，以做為(wei) 環境的絕對壓力的測量或受接壓力源的測量。

　　

　　（b） 差壓力傳(chuan) 感器：最為(wei) 兩(liang) 個(ge) 管接壓力源間之壓力差值的測量。

　　（c） 表壓力傳(chuan) 感器：它也是一種差壓力轉換器，但是，其壓力源一個(ge) 為(wei) 地區性大氣壓力，另一個(ge) 則為(wei) 管接的壓力源。

　　2.壓力位移的轉換：

　　位移轉換介紹，電容式氣囊，氧化鋁膜片，半導體(ti) 膜片，單晶式壓力傳(chuan) 感器

　　壓力位移之轉換

　　在壓力傳(chuan) 感器中，通常是使用膜片（或是波狀薄膜）來將壓力P（t）轉換成機械的移動量X（t）。膜片（如圖）

　　

　　是由一金屬（或是橡皮）盤所組成，在將金屬盤的邊緣固定到堅固的支撐物上。圓形的波狀都與(yu) 膜片的外部邊緣成同心圓。被壓縮的液體(ti) 接觸到膜片的一端，使得膜麵以比例於(yu) 其內(nei) 壓力的彎曲變形。兩(liang) 個(ge) 波狀的金屬膜片結合在一起，形成一個(ge) 空氣囊（如圖）。

　　

　　假如空氣囊內(nei) 部的空腔包含有真空，即可用以測量絕對壓力;很明顯地，待測壓力是加至此組件的兩(liang) 端。如果需用更大的彎曲變形，可以將更多的膜片組件串聯使用。為(wei) 了測量介於(yu) 兩(liang) 個(ge) 可變壓力間之差值，必須將其中的一個(ge) 壓力加到空氣囊的內(nei) 部。其它用以轉換壓力成移動量的機械是風箱（bellow）與(yu) 布爾弟 （Bourdon tube）。近年來，隨著單晶式壓力傳(chuan) 感器的發展，可以同時完成轉換功能及壓力傳(chuan) 感器功能裝置已被引進，這些是：

　　1. 電容式氣囊

　　電容式氣囊：包含兩(liang) 個(ge) 用以支撐電容極片的陶瓷組件，並接合在一起以形成一空腔，而產(chan) 生真空。

　　

　　2. 氧化鋁膜片（用於(yu) 壓電轉換器）

　　氧化鋁膜片（用於(yu) 壓電轉換器）”在壓電性材料中支撐四個(ge) 橋式連接的電阻。

　　

　　3. 半導體(ti) 膜片（壓阻式）

　　半導體(ti) 膜片：由矽單元所組成（半導體(ti) 轉換器），在其上利用擴散方法以形成電阻。

　　

　　單晶式壓力傳(chuan) 感器

　　如先前所述的，單晶式傳(chuan) 感器就是那些集壓力感測與(yu) 轉換作用於(yu) 單一組件上的壓力傳(chuan) 感器。壓力-移動量-電壓之間的轉換是以下列方法中之一種來完成：

　　（a） 電容式壓力傳(chuan) 感器：待測壓力使得陶瓷膜片彎曲情形，如此就能改變組件的電容量，借著加入必須的電子電路，盡可能將此變形與(yu) 壓力之變化互成關(guan) 係。因此電容量的變化即比例於(yu) 壓力的變化。（b）壓阻式或“厚膜”壓力傳(chuan) 感器：這種轉換器的動作原理乃應用壓阻效應，此當材料受到變形時，它的電阻會(hui) 隨著改變。使用厚膜技術將四個(ge) 電阻連接成惠斯登電橋的型式，安置於(yu) 氧化鋁（Al2O3）膜片上。當待測壓力促使膜片變形時，電橋的差電壓輸出是隨著改變。

　　（c） 半導體(ti) 壓力傳(chuan) 感器：此種裝置也是應用壓電效應與(yu) 電橋電阻形式獲得量測結果，在矽支撐物上利用擴散的方法，用以產(chan) 生膜片，包含電橋電阻的單元以靜電處理固定在支撐玻璃上。所以，它就與(yu) 外界形成機械性的隔離。當矽質膜片偏向時，電橋的輸出就隨著改變。（d） 壓電式壓力傳(chuan) 感器：這種轉換器的動作原理乃應用壓電效應，此指當許料受到壓迫（力或壓力）時會(hui) 產(chan) 生電壓的性質。這些性質被用來做高頻時的壓力測量以及聲音位準的測量（在此種應用上，最有名的為(wei) “晶體(ti) 式麥克風”）。

　　3.壓力傳感器的規格與性能比較

　　★ 由於(yu) 有各種不同型態的壓力（絕對壓力、差壓力、表壓力），需要利用傳(chuan) 感器來做測量。所以了解那些會(hui) 影響到傳(chuan) 感器使用的其它外圍特性是很重要的一件事。因此，對於(yu) 明了接觸到傳(chuan) 感器的待測物是為(wei) 液體(ti) 或氣體(ti) ，就顯得很重要。做為(wei) 流體(ti) 測量所使用的傳(chuan) 感器，當待測流體(ti) 有可能損壞傳(chuan) 感器時，其應用就不同於(yu) 那些普通的傳(chuan) 感器。其它的重要的因子是測量範圍（以bar、psi、Atm等單位來表示）。亦即，在能夠維持測量規格精確度要求下傳(chuan) 感器可以量測的壓力範圍。測量範圍可以是單極性（壓力或真空）或雙極性。

　　★ “過壓力”（over pressure）或“試驗壓力”（proof pre-ssure）（ 傳(chuan) 感器可以接受而不招致損壞的最大壓力）在傳(chuan) 感器的選擇中相當的重要。對於(yu) 操作溫度範圍的了解也很重要。待測的液體(ti) 或氣體(ti) 物質的溫度，絕不能超過傳(chuan) 感器的操作溫度範圍。

　　其它與(yu) 溫度有關(guan) 的外圍因子為(wei) 溫度誤差。亦即，在測量規格的某一給定的精確度之內(nei) ，溫度所能變動的範圍。另外一個(ge) 因子為(wei) 儲(chu)

　　存溫度。其它會(hui) 影響轉換器選擇的因子為(wei) 振動、熱疲乏與(yu) 溫度等。最重要的特性為(wei) ：線性度、靈敏度、穩定度、重複能力與(yu) 遲滯性。

　　線性度：轉換器指示值與(yu) 最佳直線間的偏移量。此參數通常是以額滿值得百分數來表示。

　　靈敏度：（或分辨率），可產(chan) 生一輸出信號值的最小輸入變動值。以每單位輸入的輸出信號大小來表示（mv/PSI）。

　　穩定度：當待轉換量（在固定的溫度下）在輸入端維持固定值時，傳(chuan) 感器所能維持輸出信號的能力。在某一給定範圍內(nei) 的穩定度，通常是以額滿值得百分數來表示。

　　重複能力：在不同的時間內(nei) ，相同的待轉換量出現在輸入端時，傳(chuan) 感器重新產(chan) 生輸出信號的能力。重複能力通常是以額滿值得百分數來表示。

　　遲滯性：相同的壓力，分別以相反的方向加到傳(chuan) 感器，傳(chuan) 感器所指示之兩(liang) 個(ge) 讀值間的最大差值。

　　對於(yu) 界麵係統而言，較重要的因素有激勵電壓、F.S.O.、以及單位壓力的靈敏度。

　　激勵電壓：用以傳(chuan) 送功率給傳(chuan) 感器的電源電壓。

　　★ F.S.O.：（滿刻度輸出）在相關(guan) 的壓力範圍之限製下，介於(yu) 傳(chuan) 感器輸出電壓間的差值。

　　單位壓力的靈敏度：當壓力改變一個(ge) 單位值時，輸出電壓的相對變化值。

　　★ 對於(yu) 某些傳(chuan) 感器相關(guan) 於(yu) 滿刻度壓力的輸出電壓是以供給電壓的函數來定，此值以mv/v來表示。當滿刻度壓力加到傳(chuan) 感器且激勵電壓為(wei) 一個(ge) 單位值（伏特）時，傳(chuan) 感器所指示的輸出值（mv）。

　　傳(chuan) 感器的特性：

　　1.測量的型態：

　　（1）絕對壓力；（2）差壓力；（3）表壓力；

　　2.使用於(yu) ：

　　（1）氣體(ti) ；（2）液體(ti) ；

　　3.測量的範圍；4.試驗壓力；5.操作溫度；6.振動；8.線性度；9.靈敏度；10.穩定度；11.重複能力；12.遲滯性；13.激勵電壓；14.F.S.O（滿刻度輸出）；15.單位壓力的靈敏度