什麽是壓力傳感器

　　壓力傳(chuan) 感器（PressureTransducer）是能感受壓力信號，並能按照一定的規律將壓力信號轉換成可用的輸出的電信號的器件或裝置。壓力傳(chuan) 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(chuan) 感器可分為(wei) 表壓傳(chuan) 感器、差壓傳(chuan) 感器和絕壓傳(chuan) 感器。

　　壓力傳感器種類與工作原理介紹

　　1、壓電壓力傳(chuan) 感器

　　原理：主要由於(yu) 壓電效應的產(chan) 生形成的原理情況。壓電傳(chuan) 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|二氧化矽是一種天然晶體(ti) ，壓電效應就是在這種晶體(ti) 中發現的，在一定的溫度範圍之內(nei) ，壓電性質一直存在，但溫度超過這個(ge) 範圍之後，壓電性質完全消失。高溫就是所謂的居裏點。由於(yu) 隨著應力的變化電場變化微小，即壓電係數較低，石英逐漸被其他的壓電晶體(ti) 所替代。壓電效應應用在多晶體(ti) 上，如壓電陶瓷，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。

　　應用：壓電傳(chuan) 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(chuan) 感器是一種常用的加速度計。它具有結構簡單、體(ti) 積小、重量輕、使用壽命長等優(you) 異的特點。壓電式加速度傳(chuan) 感器在飛機、汽車、船舶、橋梁和建築的振動和衝(chong) 擊測量中已經得到了廣泛的應用，特別是航空和宇航領域中更有它的特殊地位。壓電式傳(chuan) 感器也可以用來測量發動機內(nei) 部燃燒壓力的測量與(yu) 真空度的測量。也可以用於(yu) 軍(jun) 事工業(ye) ，例如用它來測量槍炮子彈在膛中擊發的一瞬間的膛壓的變化和炮口的衝(chong) 擊波壓力。它既可以用來測量大的壓力，也可以用來測量微小的壓力。壓電式傳(chuan) 感器也廣泛應用在生物醫學測量中，比如說心室導管式微音器就是由壓電傳(chuan) 感器製成的，因為(wei) 測量動態壓力是如此普遍，所以壓電傳(chuan) 感器的應用就非常廣泛。壓電傳(chuan) 感器不能用於(yu) 靜態測量，因為(wei) 經過外力作用後的電荷，隻有在回路具有無限大的輸入阻抗時才得到保存。實際的情況不是這樣的，所以這決(jue) 定了壓電傳(chuan) 感器隻能夠測量動態的應力。

　　2、應變片壓力傳(chuan) 感器

　　原理：因為(wei) 廣泛使用的壓阻式壓力傳(chuan) 感器，其金屬電阻應變片工作原理是吸附在基體(ti) 材料上應變電阻隨機械形變而產(chan) 生阻值變化的現象，俗稱為(wei) 電阻應變效應。電阻應變片是一種將被測件上的應變變化轉換成為(wei) 一種電信號的敏感器件。它是壓阻式應變傳(chuan) 感器的主要組成部分之一。

　　電阻應變片應用最多的是金屬電阻應變片和半導體(ti) 應變片兩(liang) 種。金屬電阻應變片又有絲(si) 狀應變片和金屬箔狀應變片兩(liang) 種。通常是將應變片通過特殊的粘和劑緊密的粘合在產(chan) 生力學應變基體(ti) 上，當基體(ti) 受力發生應力變化時，電阻應變片也一起產(chan) 生形變，使應變片的阻值發生改變，從(cong) 而使加在電阻上的電壓發生變化。這種應變片在受力時產(chan) 生的阻值變化通常較小，一般這種應變片都組成應變電橋，並通過後續的儀(yi) 表放大器進行放大，再傳(chuan) 輸給處理電路（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(nei) 部結構：電阻應變片由基體(ti) 材料、金屬應變絲(si) 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：阻值太小，所需的驅動電流太大，同時應變片的發熱致使本身的溫度過高，不同的環境中使用，使應變片的阻值變化太大，輸出零點漂移明顯，調零電路過於(yu) 複雜。而電阻太大，阻抗太高，抗外界的電磁幹擾能力較差。一般均為(wei) 幾十歐至幾十千歐左右。

　　3、陶瓷壓力傳(chuan) 感器

　　原理：壓力直接作用在陶瓷膜片的前表麵，使膜片產(chan) 生微小的形變，厚膜電阻印刷在陶瓷膜片的背麵，連接成一個(ge) 惠斯通電橋（閉橋），由於(yu) 壓敏電阻的壓阻效應，使電橋產(chan) 生一個(ge) 與(yu) 壓力成正比的高度線性、與(yu) 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(wei) 2.0/3.0/3.3mV/V等，可以和應變式傳(chuan) 感器相兼容。通過激光標定，傳(chuan) 感器具有很高的溫度穩定性和時間穩定性，傳(chuan) 感器自帶溫度補償(chang) 0~70℃，並可以和絕大多數介質直接接觸。

　　應用：陶瓷是一種公認的高彈性、抗腐蝕、抗磨損、抗衝(chong) 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，輸出信號強，長期穩定性好。高特性，低價(jia) 格的陶瓷傳(chuan) 感器將是壓力傳(chuan) 感器的發展方向，在歐美國家有全麵替代其它類型傳(chuan) 感器的趨勢，在中國也越來越多的用戶使用陶瓷傳(chuan) 感器替代擴散矽壓力傳(chuan) 感器。

　　4、藍寶石壓力傳(chuan) 感器

　　原理：利用應變電阻式工作，采用矽-藍寶石作為(wei) 半導體(ti) 敏感元件，具有無與(yu) 倫(lun) 比的計量特性。傳(chuan) 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(wei) 統一的電信號輸出。在絕壓壓力傳(chuan) 感器和變送器中，藍寶石薄片，與(yu) 陶瓷基極玻璃焊料連接在一起，起到了彈性元件的作用，將被測壓力轉換為(wei) 應變片形變，從(cong) 而達到壓力測量的目的。

　　壓力傳感器測試方法及原理介紹

　　壓力傳(chuan) 感器的應用範圍非常廣泛，伴隨著壓力傳(chuan) 感器的廣泛應用，確定如何檢測壓力傳(chuan) 感器顯得十分重要。檢測壓力傳(chuan) 感器，根據目的不同，檢測的項目也不一樣，當然檢測的方法也就會(hui) 有區別。

　　1、橋路的檢測，主要檢測傳(chuan) 感器的電路是否正確，一般是惠斯通全橋電路，利用萬(wan) 用表的歐姆檔，量輸入端之間的阻抗、以及輸出端之間的阻抗，這兩(liang) 個(ge) 阻抗就是壓力傳(chuan) 感器的輸入、輸出阻抗。如果阻抗是無窮大，橋路就是斷開的，說明傳(chuan) 感器有問題或者引腳的定義(yi) 沒有判斷正確。

　　2、零點的檢測，用萬(wan) 用表的電壓檔，檢測在沒有施加壓力的條件下，傳(chuan) 感器的零點輸出。這個(ge) 輸出一般為(wei) mV級的電壓，如果超出了傳(chuan) 感器的技術指標，就說明傳(chuan) 感器的零點偏差超範圍。

　　3、加壓檢測，檢單的方法是：給傳(chuan) 感器供電，用嘴吹壓力傳(chuan) 感器的導氣孔，用萬(wan) 用表的電壓檔檢測傳(chuan) 感器輸出端的電壓變化。如果壓力傳(chuan) 感器的相對靈敏度很大，這個(ge) 變化量會(hui) 明顯。如果絲(si) 毫沒有變化，就需要改用氣壓源施加壓力。通過以上方法，基本可以檢測一個(ge) 傳(chuan) 感器的狀況。如果需要準確的檢測，就需要用標準的壓力源，給傳(chuan) 感器壓力，按照壓力的大小和輸出信號的變化量，對傳(chuan) 感器進行校準。並在條件許可的情況下，進行相關(guan) 參數的溫度檢測。

　　壓力傳感器接線方法

　　傳(chuan) 感器的接線一向是客戶采購過程谘詢得最多的問題之一，很多客戶都不知道傳(chuan) 感器如何連線，其實各種傳(chuan) 感器的接線方式基本都是一樣的，壓力傳(chuan) 感器一般有兩(liang) 線製、三線製、四線製，有的還有五線製的。

　　壓力傳(chuan) 感器兩(liang) 線製比較簡單，一般客戶都知道怎麽(me) 接線，一根線連接電源正極，另一個(ge) 線也就是信號線經過儀(yi) 器連接到電源負極，這種是最簡單的，壓力傳(chuan) 感器三線製是在兩(liang) 線製基礎上加了一個(ge) 線，這根線直接連接到電源的負極，較兩(liang) 線製麻煩一點。四線製壓力傳(chuan) 感器肯定是兩(liang) 個(ge) 電源輸入端，另外兩(liang) 個(ge) 是信號輸出端。四線製的多半是電壓輸出而不是4~20mA輸出，4~20mA的叫壓力變送器，多數做成兩(liang) 線製的。壓力傳(chuan) 感器的信號輸出有些是沒有經過放大的，滿量程輸出隻有幾十毫伏，而有些壓力傳(chuan) 感器在內(nei) 部有放大電路，滿量程輸出為(wei) 0~2V。至於(yu) 怎麽(me) 接到顯示儀(yi) 表，要看儀(yi) 表的量程是多大，如果有和輸出信號相適應的檔位，就可以直接測量，否則要加信號調整電路。五線製壓力傳(chuan) 感器與(yu) 四線製相差不大，市麵上五線製的傳(chuan) 感器也比較少。

　　螺紋類型

　　壓力傳(chuan) 感器的螺紋有很多種，常見的有NPT、PT、G、M，都是管螺紋。

　　NPT是NaTIonal（American）PipeThread的縮寫(xie) ，屬於(yu) 美國壓力傳(chuan) 感器標準的60度錐管螺紋，用於(yu) 北美地區。國家標準可查閱GB/T12716-1991

　　PT是PipeThread的縮寫(xie) ，是55度密封圓錐管螺紋，屬惠氏壓力傳(chuan) 感器螺紋家族，多用於(yu) 歐洲及英聯邦國家。常用於(yu) 水及煤氣管行業(ye) ，錐度規定為(wei) 1:16。國家標準可查閱GB/T7306-2000

　　G是55度非螺紋密封管螺紋，屬惠氏壓力傳(chuan) 感器螺紋家族。標記為(wei) G代表圓柱螺紋。國家標準可查閱GB/T7307-2001

　　M是公製普通螺紋，如M20*1.5表示直徑為(wei) 20mm，螺距為(wei) 1.5，如客戶無特殊要求，壓力傳(chuan) 感器一般為(wei) M20*1.5螺紋。

　　另外螺紋中的1/4、1/2、1/8標記是指螺紋尺寸的直徑，單位是英寸。行內(nei) 人通常用分來稱呼螺紋尺寸，一寸等於(yu) 8分，1/4寸就是2分，如此類推。G好像就是管螺紋的統稱（Guan），55、60度的劃分屬於(yu) 功能性的，俗稱管圓。螺紋由一圓柱麵加工而成。

　　ZG俗稱管錐，即螺紋由一圓錐麵加工而成，一般的水管壓力接頭都是這樣的，老國標標注為(wei) Rc

　　公製螺紋用螺距來表示，美英製螺紋用每英寸內(nei) 的螺紋牙數來表示，這是壓力傳(chuan) 感器螺紋最大的區別，公製螺紋是60度等邊牙型，英製螺紋是等腰55度牙型，美製螺紋60度。公製螺紋用公製單位，美英製螺紋用英製單位。

　　管螺紋主要用來進行壓力管道的連接，其內(nei) 外螺紋的配合緊密，壓力傳(chuan) 感器管螺紋有直管與(yu) 錐管兩(liang) 種。公稱直徑是指所連接的壓力管道直徑，顯然螺紋大徑比公稱直徑大。1/4，1/2，1/8是英製螺紋的公稱直徑，單位是英寸。

　　壓力傳感器應用領域

　　壓力傳(chuan) 感器主要應用於(yu) ：增壓缸、增壓器、氣液增壓缸、氣液增壓器、壓力機，壓縮機，空調製冷設備等領域。

　　1、應用於液壓係統

　　壓力傳(chuan) 感器在液壓係統中主要是來完成力的閉環控製。當控製閥芯突然移動時，在極短的時間內(nei) 會(hui) 形成幾倍於(yu) 係統工作壓力的尖峰壓力。在典型的行走機械和工業(ye) 液壓中，如果設計時沒有考慮到這樣的極端工況，任何壓力傳(chuan) 感器很快就會(hui) 被破壞。需要使用抗衝(chong) 擊的壓力傳(chuan) 感器，壓力傳(chuan) 感器實現抗衝(chong) 擊主要有2種方法，一種是換應變式芯片，另一種方法是外接盤管，一般在液壓係統中采用第一種方法，主要是因為(wei) 安裝方便。此外還有一個(ge) 原因是壓力傳(chuan) 感器還要承受來自液壓泵不間斷的壓力脈動。

　　2.應用於安全控製係統

　　壓力傳(chuan) 感器在安全控製係統中經常應用，主要針對的領域是空壓機自身的安全管理係統。在安全控製領域有很多傳(chuan) 感器應用，壓力傳(chuan) 感器作為(wei) 一種非常常見的傳(chuan) 感器，在安全控製係統中應用也不足為(wei) 奇。

　　在安全控製領域應用一般從(cong) 性能方麵來考慮，從(cong) 價(jia) 格上的考慮，還有從(cong) 實際操作的安全性方便性來考慮，實際證明選擇壓力傳(chuan) 感器的效果非常好。壓力傳(chuan) 感器利用機械設備的加工技術將一些元件以及信號調節器等裝置安裝在一塊很小的芯片上麵。所以體(ti) 積小也是它的優(you) 點之一，除此之外，價(jia) 格便宜也是它的另一大優(you) 點。在一定程度上它能夠提高係統測試的準確度。在安全控製係統中，通過在出氣口的管道設備中安裝壓力傳(chuan) 感器來在一定程度上控製壓縮機帶來的壓力，這算是一定的保護措施，也是非常有效的控製係統。當壓縮機正常啟動後，如果壓力值未達到上限，那麽(me) 控製器就會(hui) 打開進氣口通過調整來使得設備達到最大功率。

　　3.應用於注塑模具

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

　　4.應用於監測礦山壓力

　　傳(chuan) 感器技術作為(wei) 礦山壓力監控的關(guan) 鍵性技術之一。一方麵，我們(men) 應該正確應用已有的各種傳(chuan) 感器來為(wei) 采礦行業(ye) 服務；另一方麵，作為(wei) 傳(chuan) 感器廠家還要研製和開發新型壓力傳(chuan) 感器來適應更多的采礦行業(ye) 應用。壓力傳(chuan) 感器有多種，而基於(yu) 礦山壓力監測的特殊環境，礦用壓力傳(chuan) 感器主要有：振弦式壓力傳(chuan) 感器、半導體(ti) 壓阻式壓力傳(chuan) 感器、金屬應變片式壓力傳(chuan) 感器、差動變壓器式壓力傳(chuan) 感器等。這些傳(chuan) 感器在礦產(chan) 行業(ye) 都有廣泛的應用，具體(ti) 使用哪種傳(chuan) 感器還有根據具體(ti) 的采礦環境進行選擇。

　　5.應用於促進睡眠

　　壓力傳(chuan) 感器本身無法促進睡眠，我們(men) 隻是將壓力傳(chuan) 感器放在床墊地下，由於(yu) 壓力傳(chuan) 感器具有高靈敏度，當人發生翻身、心跳以及呼吸等有關(guan) 的動作時，傳(chuan) 感器會(hui) 分析這一係列信息，去推斷睡眠人睡覺處於(yu) 一個(ge) 什麽(me) 狀態，然後通過對傳(chuan) 感器的分析，收集傳(chuan) 感器的信號得到心跳和呼吸節奏等睡眠的數據，最後將所有數據處理譜成一首段的曲目，當然能將你一個(ge) 晚上的睡眠壓縮成一首幾分鍾的音樂(le) 。

　　6.應用於壓縮機，空調冷設備

　　壓力傳(chuan) 感器常用於(yu) 空氣壓力機，以及空調製冷設備，這類傳(chuan) 感器產(chan) 品外形小巧、安裝方便、導壓口一般采用專(zhuan) 用閥針式設計。