壓力傳感器

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。

陶瓷壓力傳感器

陶瓷壓力傳感器的基材基本以氧化鋁Al2O3陶瓷為主，根據(jù)實(shí)現(xiàn)的原理可以分為電容式壓力傳感器和壓阻式壓力傳感器。

陶瓷電容式壓力傳感器

陶瓷電容技術(shù)采用固定式陶瓷基座和可動(dòng)陶瓷膜片結(jié)構(gòu)，可動(dòng)膜片通過玻璃漿料等方式與基座密封固定在一起。兩者之間內(nèi)側(cè)印刷電極圖形，從而形成一個(gè)可變電容，當(dāng)膜片上所承受的介質(zhì)壓力變化時(shí)兩者之間的電容量隨之發(fā)生變化，通過調(diào)理芯片將該信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換調(diào)理后輸出給后級使用。陶瓷電容技術(shù)具有成本適中，量程范圍寬，溫度特性好、一致性、長期穩(wěn)定性好等優(yōu)勢。常規(guī)的硅阻和陶瓷電阻產(chǎn)品由于其自身結(jié)構(gòu)和材料特點(diǎn)，很難在高溫和腐蝕測試環(huán)境中保證測量精度和長期可靠性，陶瓷電容式壓力傳感器正好克服了兩者的劣勢，可在高溫和腐蝕環(huán)境下保證測量精度和長期可靠性。

陶瓷壓阻式壓力傳感器

陶瓷電阻技術(shù)采用厚膜印刷工藝將惠斯通電橋印刷在陶瓷結(jié)構(gòu)的表面，利用壓敏電阻效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)將介質(zhì)的壓力信號轉(zhuǎn)換為電壓信號。陶瓷電阻技術(shù)具有成本適中，工藝簡單等優(yōu)勢，目前國內(nèi)有較多廠家提供陶瓷電阻壓力傳感器芯體。但該技術(shù)信號輸出靈敏度低，量程一般限定在500kPa~10MPa，且常規(guī)中空結(jié)構(gòu)，僅靠膜片承壓，抗過載能力差，當(dāng)待測介質(zhì)壓力過載時(shí)，陶瓷電阻傳感器會(huì)存在膜片破裂，介質(zhì)泄露的風(fēng)險(xiǎn)。

陶瓷是一種公認(rèn)的高彈性、抗腐蝕、抗磨損、抗沖擊和振動(dòng)的材料。陶瓷的熱穩(wěn)定特性及它的厚膜電阻可以使它的工作溫度范圍高達(dá)-40～135℃，而且具有測量的高精度、高穩(wěn)定性。電氣絕緣程度>2kV，輸出信號強(qiáng)，長期穩(wěn)定性好。高特性，低價(jià)格的陶瓷傳感器將是壓力傳感器的發(fā)展方向，在歐美國家有全面替代其它類型傳感器的趨勢，在中國也越來越多的用戶使用陶瓷傳感器替代擴(kuò)散硅壓力傳感器。

 

壓力傳感器分類

按傳感器工作原理分類，可分為電阻、電容、電感、半導(dǎo)體等；按傳感器芯片分類，可分為陶瓷、擴(kuò)散硅、單晶硅、藍(lán)寶石等；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；根據(jù)結(jié)構(gòu)與原理的不同，可分為：應(yīng)變式、壓阻式、電容式、壓電式、振頻式壓力傳感器等；此外還有光電式、光纖式、超聲式壓力傳感器等。

1、應(yīng)變式壓力傳感器
應(yīng)變式壓力傳感器是一種通過測量各種彈性元件的應(yīng)變來間接測量壓力的傳感器。根據(jù)制作材料的不同，應(yīng)變元件可以分為金屬和半導(dǎo)體兩大類。應(yīng)變元件的工作原理基于導(dǎo)體和半導(dǎo)體的“應(yīng)變效應(yīng)”，即當(dāng)導(dǎo)體和半導(dǎo)體材料發(fā)生機(jī)械變形時(shí)，其電阻值將發(fā)生變化。

2、壓阻式壓力傳感器
壓阻壓力傳感器是指利用單晶硅材料的壓阻效應(yīng)和集成電路技術(shù)制成的傳感器。單晶硅材料在受到力的作用后，電阻率發(fā)生變化，通過測量電路就可得到正比于力變化的電信號輸出。它又稱為擴(kuò)散硅壓阻壓力傳感器，它不同于粘貼式應(yīng)變計(jì)需通過彈性敏感元件間接感受外力，而是直接通過硅膜片感受被測壓力的。

3、電容式壓力傳感器
電容式壓力傳感器是一種利用電容作為敏感元件，將被測壓力轉(zhuǎn)換成電容值改變的壓力傳感器。這種壓力傳感器一般采用圓形金屬薄膜或鍍金屬薄膜作為電容器的一個(gè)電極，當(dāng)薄膜感受壓力而變形時(shí)，薄膜與固定電極之間形成的電容量發(fā)生變化，通過測量電路即可輸出與電壓成一定關(guān)系的電信號。電容式壓力傳感器屬于極距變化型電容式傳感器，可分為單電容式壓力傳感器和差動(dòng)電容式壓力傳感器。

4、壓電式壓力傳感器
壓電式壓力傳感器主要基于壓電效應(yīng)（Piezoelectric effect），利用電氣元件和其他機(jī)械把待測的壓力轉(zhuǎn)換成為電量，再進(jìn)行相關(guān)測量工作的測量精密儀器，比如很多壓力變送器和壓力傳感器。

壓力傳感器特點(diǎn)

1.擴(kuò)散硅壓力傳感器:技術(shù)成熟，使用廣泛，性價(jià)比高，表壓測量為主流，另有少量絕壓，抗過載和抗沖擊能力強(qiáng)，但是只能測量120℃以下的介質(zhì)。微量程精度略低;

2.單晶硅壓力傳感器：寬測量范圍，精度高，工作溫度寬，穩(wěn)定性好，靜壓特性極佳，具有良好的單向受壓特性。

3.電容式壓力傳感器：低的輸入力和侏儒能量，高動(dòng)態(tài)響應(yīng)，小的自然效應(yīng)，環(huán)境適應(yīng)性好。

4.陶瓷壓阻壓力傳感器:具有測量的高精度、高穩(wěn)定性。電器絕緣程度大于2KV，輸出信號強(qiáng)，長期穩(wěn)定性好。，微量程和大量程不做選擇，只適用于表壓測量。

5.藍(lán)寶石壓力傳感器:主要優(yōu)點(diǎn)是可以測量高溫介質(zhì)，對溫度變化不敏感。及時(shí)在高溫漂在這幾類傳感器中最低。藍(lán)寶石可以最大量程到160MPa，而擴(kuò)散硅的最大量程為35MPa。

6.應(yīng)變式壓力傳感器:低成本，靈敏度低，響應(yīng)頻率低，長期漂移大，在大量程測量上有一些優(yōu)勢。

7.石英晶體壓力傳感器:高頻響壓力傳感器，反應(yīng)迅速，數(shù)字輸出穩(wěn)定可靠，具有抗干擾性強(qiáng)，適宜于遠(yuǎn)距離傳輸，消除了模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換這一復(fù)雜環(huán)節(jié)及其造成的誤差。

8.濺射薄膜壓力傳感器:突出特點(diǎn)是受溫度影響小，在溫度變化100℃時(shí)，零點(diǎn)漂移僅為0.5%，其溫度性能遠(yuǎn)優(yōu)于擴(kuò)散硅，能夠在惡劣環(huán)境條件下使用等特點(diǎn)。

 

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1. 陶瓷壓力傳感器分類
2. 常見壓力傳感器的分類及特點(diǎn)
3. 陶瓷壓力傳感器
4. 壓力傳感器常用的類型有哪幾種？
5. 壓力傳感器的分類和優(yōu)勢所在

延伸閱讀：

1. 壓力傳感器主要分為哪些類型？
2. 陶瓷壓力傳感器：壓力傳感器發(fā)展的大勢所趨