您了解傳感器行業(yè)的元老器件壓力傳感器嗎？

傳感技術(shù)是現代科技的重要標志之一。傳感器的種類(lèi)也很多，從1883年世界上第一個(gè)傳感器的發(fā)明，到今天已經(jīng)有數千種了。壓力傳感器是傳感器中應用最廣泛的一類(lèi)傳感器，在工業(yè)生產(chǎn)中得到廣泛應用。

01：介紹壓力傳感器。

在信息社會(huì )中，人們需要使用傳感器來(lái)檢測大量非電力信息，如壓力、流量等，以促進(jìn)社會(huì )生產(chǎn)力的向前發(fā)展。壓力傳感器是實(shí)現從簡(jiǎn)單指示測量到高可靠、高精度航空航天等特殊情況和環(huán)境壓力監測控制的關(guān)鍵部件，對壓力傳感器的使用起著(zhù)決定性的作用。

PressureTransducer是一種設備或裝置，它由感壓元件和信號處理單元組成，它們能夠感知壓力信號，并能按某些規則將壓力信號轉換為可用的輸出電子信號。

常規壓力傳感器主要采用機械結構型器件，彈性元件采用形變顯示壓力，但這種結構尺寸大，質(zhì)量重，且不能提供電輸出，因此被廣泛應用于工業(yè)領(lǐng)域。伴隨著(zhù)半導體技術(shù)的發(fā)展，半導體壓力傳感器出現了，它具有體積小，質(zhì)量輕，精度高，溫度特性好等特點(diǎn)。隨著(zhù)MEMS技術(shù)的發(fā)展，半導體傳感器也朝著(zhù)微型化方向發(fā)展，并且功耗低，可靠性高。

隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對壓力傳感器的要求也在不斷地變化，壓力傳感器也在順勢而為，目前壓力傳感器的研究領(lǐng)域非常廣泛，幾乎滲透到各行各業(yè)，其應用前景非常廣闊。

02：壓敏元件的種類(lèi)和原理。

有多種類(lèi)型的壓力傳感器，按不同的分類(lèi)標準可分為多種類(lèi)型。下面是最常用的五種壓力傳感器：

壓阻式力敏元件。

電阻式應變片是壓阻應變傳感器的重要組成部分。電阻性應變片的工作原理是：基材吸附應變電阻后，隨機械變形而產(chǎn)生的阻值變化，稱(chēng)為電阻性應變效應。

壓阻式壓力傳感器一般都是通過(guò)導線(xiàn)與惠斯登電橋連接的。正常情況下，靈敏芯體不受外壓作用，電橋處于平衡狀態(tài)(稱(chēng)為零位)，當芯片電阻在壓力作用下改變時(shí)，電橋將失去平衡。如果在電橋上加一個(gè)恒定電流或電壓電源，電橋就會(huì )輸出相應于壓力的電壓信號，通過(guò)電橋將傳感器的電阻變化轉換為壓力信號輸出。在對電阻值進(jìn)行檢測時(shí)，電橋檢測到電阻值的變化，經(jīng)放大后，再經(jīng)過(guò)電壓電流的轉換，將電流信號轉換為相應的電流信號，通過(guò)非線(xiàn)性校正環(huán)的補償，即產(chǎn)生與輸入電壓成線(xiàn)性對應的輸出信號。

陶瓷壓力式傳感器；

基于壓阻效應，壓力直接作用于陶瓷膜片的正面，使膜片產(chǎn)生微小的形變，在陶瓷膜片背面印上厚膜電阻，并連接成惠斯通電橋，由于壓敏電阻的壓阻效應，使電橋產(chǎn)生高度線(xiàn)性的，與壓力成比例的，與激勵電壓成比例的，也是電壓信號，標準信號可根據壓力范圍的不同，定標為2.0/3.0/3.3mV/v，等等，可與應變式傳感器兼容。

擴散硅式壓力傳感器。

本實(shí)用新型是將具有隔離層的硅壓阻式壓力敏感元件封裝在不銹鋼殼體內制成。能夠把感覺(jué)到的液體或氣體壓力轉化為標準的電信號輸出。

散硅式壓力傳感器也是以壓阻效應為基礎的，利用壓阻效應原理，被測介質(zhì)的壓力直接作用于傳感器的膜片(不銹鋼或陶瓷)，使膜片產(chǎn)生微位移，與介質(zhì)壓力成正比，從而改變傳感器的電阻值，利用電路板來(lái)檢測這種變化，并轉換輸出相應于該壓力的標準測量信號。適用于供排水、熱力、石油、化工、冶金等行業(yè)的工業(yè)過(guò)程中的現場(chǎng)檢測與控制。

藍寶石式壓力傳感器。

采用應變電阻式工作原理，以硅-藍寶石為半導體敏感元件，其測量性能無(wú)人能及。所以，用硅-藍寶石制成的半導體敏感元件，即使在高溫條件下，對溫度變化不敏感，仍具有很好的工作性能；藍寶石的抗輻射性能極強；此外，硅-藍寶石沒(méi)有p-n漂移的半導體敏感元件。

五是壓電式壓力傳感器。

其感光元件采用壓電材料制成。壓電傳感器的主要工作原理是壓電效應，那么壓電效應又是什么呢？其壓電效應可分為正向和反向兩種。正壓電效應可以解釋為：當某一電介質(zhì)在某一方向受外力的作用而變形時(shí)，其內部會(huì )產(chǎn)生極化，同時(shí)其兩個(gè)相對表面會(huì )產(chǎn)生正負相反的電荷。在外力被去除后，它將再次回到不帶電狀態(tài)。反壓電效應的解釋是：當作用力的方向改變時(shí)，電荷的極性也會(huì )改變。反之，當電場(chǎng)作用于電介質(zhì)的極化方向時(shí)，這些電介質(zhì)也將發(fā)生變形，去除電場(chǎng)后，電介質(zhì)的變形也將消失。

壓電式壓力傳感器就是在壓電材料受到外力作用時(shí)，表面形成電荷，通過(guò)電荷放大器、測量電路放大和變換阻抗后，將其轉換成電能輸出，與外力的大小成正比。由此可以知道，只有在外力的作用下，壓電壓力傳感器才能正常工作，因此也只能用于動(dòng)態(tài)測量。

03：壓敏元件產(chǎn)業(yè)鏈組成。

傳感技術(shù)創(chuàng )業(yè)鏈大致可以分為研發(fā)→設計→制造→封裝→測試→應用等步驟。上游材料主要包括敏感元件、變換器等電子元件，下游產(chǎn)品主要包括電子通訊、航空、汽車(chē)、自動(dòng)控制、家用電器等領(lǐng)域。讓我們看一個(gè)圖表：

04：概述。

作為傳感領(lǐng)域的元老，壓力傳感器在應用市場(chǎng)十分廣泛，并積累了相對完善的技術(shù)經(jīng)驗。壓力表只是傳感器中的一種，隨著(zhù)萬(wàn)物互聯(lián)技術(shù)的不斷發(fā)展，壓力表行業(yè)在未來(lái)的應用場(chǎng)景中有很大的想象空間。

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