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。

 

壓力傳感器是工業實踐中最為常用的一種傳感器，其廣泛應用於各種工業自控環境，涉及水利水電、鐵路交通、智能建築
、生產自控、航空航天
、軍工、石化、油井、電力、船舶、機床、管道等眾多行業。下麵就簡單介紹一些常用傳感器原理及其應用

 

1 應變片壓力傳感器原理與應用

 

力學傳感器的種類繁多
，如電阻應變片壓力傳感器

、半導體應變片壓力傳感器、壓阻式壓力傳感器、電感式壓力傳感器
、電容式壓力傳感器

、xiezhenshiyalichuanganqijidianrongshijiasuduchuanganqideng。danyingyongzuiweiguangfandeshiyazushiyalichuanganqi，tajuyoujididejiagehejiaogaodejingduyijijiaohaodexianxingtexing。xiamianwomenzhuyaojieshaozheleichuanganqi。

 

在(zai)了(le)解(jie)壓(ya)阻(zu)式(shi)力(li)傳(chuan)感(gan)器(qi)時(shi)，我(wo)們(men)首(shou)先(xian)認(ren)識(shi)一(yi)下(xia)電(dian)阻(zu)應(ying)變(bian)片(pian)這(zhe)種(zhong)元(yuan)件(jian)。電(dian)阻(zu)應(ying)變(bian)片(pian)是(shi)一(yi)種(zhong)將(jiang)被(bei)測(ce)件(jian)上(shang)的(de)應(ying)變(bian)變(bian)化(hua)轉(zhuan)換(huan)成(cheng)為(wei)一(yi)種(zhong)電(dian)信(xin)號(hao)的(de)敏(min)感(gan)器(qi)件(jian)。它(ta)是(shi)壓(ya)阻(zu)式(shi)應(ying)變(bian)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)主(zhu)要(yao)組(zu)成(cheng)部(bu)分(fen)之(zhi)一(yi)。電(dian)阻(zu)應(ying)變(bian)片(pian)應(ying)用(yong)最(zui)多(duo)的(de)是(shi)金(jin)屬(shu)電(dian)阻(zu)應(ying)變(bian)片(pian)和(he)半(ban)導(dao)體(ti)應(ying)變(bian)片(pian)兩(liang)種(zhong)。金(jin)屬(shu)電(dian)阻(zu)應(ying)變(bian)片(pian)又(you)有(you)絲(si)狀(zhuang)應(ying)變(bian)片(pian)和(he)金(jin)屬(shu)箔(bo)狀(zhuang)應(ying)變(bian)片(pian)兩(liang)種(zhong)。通(tong)常(chang)是(shi)將(jiang)應(ying)變(bian)片(pian)通(tong)過(guo)特(te)殊(shu)的(de)粘(zhan)和(he)劑(ji)緊(jin)密(mi)的(de)粘(zhan)合(he)在(zai)產(chan)生(sheng)力(li)學(xue)應(ying)變(bian)基(ji)體(ti)上(shang)
，當(dang)基(ji)體(ti)受(shou)力(li)發(fa)生(sheng)應(ying)力(li)變(bian)化(hua)時(shi)，電(dian)阻(zu)應(ying)變(bian)片(pian)也(ye)一(yi)起(qi)產(chan)生(sheng)形(xing)變(bian)
，使(shi)應(ying)變(bian)片(pian)的(de)阻(zu)值(zhi)發(fa)生(sheng)改(gai)變(bian)
，從(cong)而(er)使(shi)加(jia)在(zai)電(dian)阻(zu)上(shang)的(de)電(dian)壓(ya)發(fa)生(sheng)變(bian)化(hua)。這(zhe)種(zhong)應(ying)變(bian)片(pian)在(zai)受(shou)力(li)時(shi)產(chan)生(sheng)的(de)阻(zu)值(zhi)變(bian)化(hua)通(tong)常(chang)較(jiao)小(xiao)，一(yi)般(ban)這(zhe)種(zhong)應(ying)變(bian)片(pian)都(dou)組(zu)成(cheng)應(ying)變(bian)電(dian)橋(qiao)，並(bing)通(tong)過(guo)後(hou)續(xu)的(de)儀(yi)表(biao)放(fang)大(da)器(qi)進(jin)行(xing)放(fang)大(da)，再(zai)傳(chuan)輸(shu)給(gei)處(chu)理(li)電(dian)路(lu)（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部結構

 

 

如上圖所示，是電阻應變片的結構示意圖，它由基體材料、金屬應變絲或應變箔、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：zuzhitaixiao，suoxudequdongdianliutaida
，tongshiyingbianpiandefarezhishibenshendewenduguogao
，butongdehuanjingzhongshiyong，shiyingbianpiandezuzhibianhuataida
，shuchulingdianpiaoyimingxian，tiaolingdianluguoyufuza。erdianzutaida，zukangtaigao，kangwaijiededianciganraonenglijiaocha。yibanjunweijishiouzhijishiqianouzuoyou。

 

電阻應變片的工作原理

 

金(jin)屬(shu)電(dian)阻(zu)應(ying)變(bian)片(pian)的(de)工(gong)作(zuo)原(yuan)理(li)是(shi)吸(xi)附(fu)在(zai)基(ji)體(ti)材(cai)料(liao)上(shang)應(ying)變(bian)電(dian)阻(zu)隨(sui)機(ji)械(xie)形(xing)變(bian)而(er)產(chan)生(sheng)阻(zu)值(zhi)變(bian)化(hua)的(de)現(xian)象(xiang)，俗(su)稱(cheng)為(wei)電(dian)阻(zu)應(ying)變(bian)效(xiao)應(ying)。金(jin)屬(shu)導(dao)體(ti)的(de)電(dian)阻(zu)值(zhi)可(ke)用(yong)下(xia)式(shi)表(biao)示(shi)：

 

式中：ρ——金屬導體的電阻率（Ω·cm2/m）

 

S——導體的截麵積（cm2）

 

L——導體的長度（m）

 

我(wo)們(men)以(yi)金(jin)屬(shu)絲(si)應(ying)變(bian)電(dian)阻(zu)為(wei)例(li)，當(dang)金(jin)屬(shu)絲(si)受(shou)外(wai)力(li)作(zuo)用(yong)時(shi)，其(qi)長(chang)度(du)和(he)截(jie)麵(mian)積(ji)都(dou)會(hui)發(fa)生(sheng)變(bian)化(hua)，從(cong)上(shang)式(shi)中(zhong)可(ke)很(hen)容(rong)易(yi)看(kan)出(chu)，其(qi)電(dian)阻(zu)值(zhi)即(ji)會(hui)發(fa)生(sheng)改(gai)變(bian)，假(jia)如(ru)金(jin)屬(shu)絲(si)受(shou)外(wai)力(li)作(zuo)用(yong)而(er)伸(shen)長(chang)時(shi)，其(qi)長(chang)度(du)增(zeng)加(jia)，而(er)截(jie)麵(mian)積(ji)減(jian)少(shao)，電(dian)阻(zu)值(zhi)便(bian)會(hui)增(zeng)大(da)。當(dang)金(jin)屬(shu)絲(si)受(shou)外(wai)力(li)作(zuo)用(yong)而(er)壓(ya)縮(suo)時(shi)，長(chang)度(du)減(jian)小(xiao)而(er)截(jie)麵(mian)增(zeng)加(jia)

，電(dian)阻(zu)值(zhi)則(ze)會(hui)減(jian)小(xiao)。隻(zhi)要(yao)測(ce)出(chu)加(jia)在(zai)電(dian)阻(zu)的(de)變(bian)化(hua)（通常是測量電阻兩端的電壓），即可獲得應變金屬絲的應變情

 

2 陶瓷壓力傳感器原理及應用

 

抗(kang)腐(fu)蝕(shi)的(de)陶(tao)瓷(ci)壓(ya)力(li)傳(chuan)感(gan)器(qi)沒(mei)有(you)液(ye)體(ti)的(de)傳(chuan)遞(di)，壓(ya)力(li)直(zhi)接(jie)作(zuo)用(yong)在(zai)陶(tao)瓷(ci)膜(mo)片(pian)的(de)前(qian)表(biao)麵(mian)
，使(shi)膜(mo)片(pian)產(chan)生(sheng)微(wei)小(xiao)的(de)形(xing)變(bian)
，厚(hou)膜(mo)電(dian)阻(zu)印(yin)刷(shua)在(zai)陶(tao)瓷(ci)膜(mo)片(pian)的(de)背(bei)麵(mian)，連(lian)接(jie)成(cheng)一(yi)個(ge)惠(hui)斯(si)通(tong)電(dian)橋(qiao)(閉橋)
，由於壓敏電阻的壓阻效應，使電橋產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
，標準的信號根據壓力量程的不同標定為2.0 / 3.0 / 3.3 mV/V等，可以和應變式傳感器相兼容。通過激光標定，傳感器具有很高的溫度穩定性和時間穩定性，傳感器自帶溫度補償0～70℃，並可以和絕大多數介質直接接觸。

 

陶瓷是一種公認的高彈性、抗腐蝕、抗磨損、抗衝擊和振動的材料。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，shuchuxinhaoqiang，changqiwendingxinghao。gaotexing
，dijiagedetaocichuanganqijiangshiyalichuanganqidefazhanfangxiang，zaioumeiguojiayouquanmiantidaiqitaleixingchuanganqidequshi，zaizhongguoyeyuelaiyueduodeyonghushiyongtaocichuanganqitidaikuosanguiyalichuanganqi。

 

3 擴散矽壓力傳感器原理及應用

 

工作原理：被測介質的壓力直接作用於傳感器的膜片上（不鏽鋼或陶瓷）

，使shi膜mo片pian產chan生sheng與yu介jie質zhi壓ya力li成cheng正zheng比bi的de微wei位wei移yi，使shi傳chuan感gan器qi的de電dian阻zu值zhi發fa生sheng變bian化hua
，和he用yong電dian子zi線xian路lu檢jian測ce這zhe一yi變bian化hua，並bing轉zhuan換huan輸shu出chu一yi個ge對dui應ying於yu這zhe一yi壓ya力li的de標biao準zhun測ce量liang信xin號hao。

 

原理圖

 

4 藍寶石壓力傳感器原理與應用

 

利用應變電阻式工作原理，采用矽-藍寶石作為半導體敏感元件，具有無與倫比的計量特性。

 

藍寶石係由單晶體絕緣體元素組成
，不會發生滯後、疲勞和蠕變現象；藍寶石比矽要堅固
，硬度更高，不怕形變；藍寶石有著非常好的彈性和絕緣特性（1000 OC以內）
，因此，利用矽-藍寶石製造的半導體敏感元件，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；藍寶石的抗輻射特性極強；另外
，矽-藍寶石半導體敏感元件，無p-n漂移，因此，從根本上簡化了製造工藝，提高了重複性，確保了高成品率。

 

用矽-藍寶石半導體敏感元件製造的壓力傳感器和變送器，可在最惡劣的工作條件下正常工作，並且可靠性高
、精度好、溫度誤差極小
、性價比高。

 

表壓壓力傳感器和變送器由雙膜片構成：taihejinceliangmopianhetaihejinjieshoumopian。yinshuayouyizhiwaiyanxingyingbianlingmindianqiaodianludelanbaoshibopian
，beihanjiezaitaihejinceliangmopianshang。beiceyalichuansongdaojieshoumopianshang（接收膜片與測量膜片之間用拉杆堅固的連接在一起）。在壓力的作用下，鈦合金接收膜片產生形變，該形變被矽-藍寶石敏感元件感知後，其電橋輸出會發生變化，變化的幅度與被測壓力成正比。

 

傳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統一的電信號輸出（0-5
，4-20mA或0-5V）。在zai絕jue壓ya壓ya力li傳chuan感gan器qi和he變bian送song器qi中zhong，藍lan寶bao石shi薄bo片pian，與yu陶tao瓷ci基ji極ji玻bo璃li焊han料liao連lian接jie在zai一yi起qi，起qi到dao了le彈dan性xing元yuan件jian的de作zuo用yong，將jiang被bei測ce壓ya力li轉zhuan換huan為wei應ying變bian片pian形xing變bian，從cong而er達da到dao壓ya力li測ce量liang的de目mu的de。

 

5 壓電壓力傳感器原理與應用

 

壓電傳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(shi)一(yi)種(zhong)天(tian)然(ran)晶(jing)體(ti)，壓(ya)電(dian)效(xiao)應(ying)就(jiu)是(shi)在(zai)這(zhe)種(zhong)晶(jing)體(ti)中(zhong)發(fa)現(xian)的(de)
，在(zai)一(yi)定(ding)的(de)溫(wen)度(du)範(fan)圍(wei)之(zhi)內(nei)
，壓(ya)電(dian)性(xing)質(zhi)一(yi)直(zhi)存(cun)在(zai)
，但(dan)溫(wen)度(du)超(chao)過(guo)這(zhe)個(ge)範(fan)圍(wei)之(zhi)後(hou)，壓(ya)電(dian)性(xing)質(zhi)完(wan)全(quan)消(xiao)失(shi)（這個高溫就是所謂的“居裏點”）。由於隨著應力的變化電場變化微小（也就說壓電係數比較低），所(suo)以(yi)石(shi)英(ying)逐(zhu)漸(jian)被(bei)其(qi)他(ta)的(de)壓(ya)電(dian)晶(jing)體(ti)所(suo)替(ti)代(dai)。而(er)酒(jiu)石(shi)酸(suan)鉀(jia)鈉(na)具(ju)有(you)很(hen)大(da)的(de)壓(ya)電(dian)靈(ling)敏(min)度(du)和(he)壓(ya)電(dian)係(xi)數(shu)

，但(dan)是(shi)它(ta)隻(zhi)能(neng)在(zai)室(shi)溫(wen)和(he)濕(shi)度(du)比(bi)較(jiao)低(di)的(de)環(huan)境(jing)下(xia)才(cai)能(neng)夠(gou)應(ying)用(yong)。磷(lin)酸(suan)二(er)氫(qing)胺(an)屬(shu)於(yu)人(ren)造(zao)晶(jing)體(ti)，能(neng)夠(gou)承(cheng)受(shou)高(gao)溫(wen)和(he)相(xiang)當(dang)高(gao)的(de)濕(shi)度(du)，所(suo)以(yi)已(yi)經(jing)得(de)到(dao)了(le)廣(guang)泛(fan)的(de)應(ying)用(yong)。

 

現在壓電效應也應用在多晶體上，比如現在的壓電陶瓷，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。

 

yadianxiaoyingshiyadianchuanganqidezhuyaogongzuoyuanli，yadianchuanganqibunengyongyujingtaiceliang，yinweijingguowailizuoyonghoudedianhe
，zhiyouzaihuilujuyouwuxiandadeshuruzukangshicaidedaobaocun。shijideqingkuangbushizheyangde，suoyizhejuedingleyadianchuanganqizhinenggouceliangdongtaideyingli。

 

壓電傳感器主要應用在加速度
、壓力和力等的測量中。壓電式加速度傳感器是一種常用的加速度計。它具有結構簡單、體積小、重量輕
、使用壽命長等優異的特點。壓電式加速度傳感器在飛機、汽車
、船舶、qiaolianghejianzhudezhendonghechongjiceliangzhongyijingdedaoleguangfandeyingyong
，tebieshihangkongheyuhanglingyuzhonggengyoutadeteshudiwei。yadianshichuanganqiyekeyiyonglaiceliangfadongjineiburanshaoyalideceliangyuzhenkongdudeceliang。yekeyiyongyujunshigongye
，liruyongtalaiceliangqiangpaozidanzaitangzhongjifadeyishunjiandetangyadebianhuahepaokoudechongjiboyali。tajikeyiyonglaiceliangdadeyali，yekeyiyonglaiceliangweixiaodeyali。

 

yadianshichuanganqiyeguangfanyingyongzaishengwuyixueceliangzhong，birushuoxinshidaoguanshiweiyinqijiushiyouyadianchuanganqizhichengde
，yinweiceliangdongtaiyalishirucipubian，suoyiyadianchuanganqideyingyongjiufeichangguangfan。

 

在zai使shi用yong壓ya力li傳chuan感gan器qi的de過guo程cheng上shang，由you於yu部bu分fen細xi節jie的de不bu注zhu意yi可ke能neng是shi出chu現xian各ge種zhong不bu良liang的de使shi用yong體ti驗yan。小xiao編bian總zong結jie自zi身shen使shi用yong壓ya力li傳chuan感gan器qi的de經jing驗yan分fen享xiang給gei到dao大da家jia，希xi望wang能neng幫bang助zhu大da家jia快kuai速su解jie決jue問wen題ti。

 

01 壓力傳感器密封圈的問題

 

加jia壓ya變bian送song器qi輸shu出chu不bu變bian化hua

，再zai加jia壓ya變bian送song器qi輸shu出chu突tu然ran變bian化hua，泄xie壓ya變bian送song器qi零ling位wei回hui不bu去qu，很hen有you可ke能neng是shi壓ya力li傳chuan感gan器qi密mi封feng圈quan的de問wen題ti。常chang見jian的de是shi由you於yu密mi封feng圈quan規gui格ge原yuan因yin，傳chuan感gan器qi擰ning緊jin之zhi後hou密mi封feng圈quan被bei壓ya縮suo到dao傳chuan感gan器qi引yin壓ya口kou裏li麵mian堵du塞sai傳chuan感gan器qi，加jia壓ya時shi壓ya力li介jie質zhi進jin不bu去qu

，但dan在zai壓ya力li大da時shi突tu然ran衝chong開kai密mi封feng圈quan，壓ya力li傳chuan感gan器qi受shou到dao壓ya力li而er變bian化hua。排pai除chu這zhe種zhong故gu障zhang的de最zui佳jia方fang法fa是shi將jiang傳chuan感gan器qi卸xie下xia
，直zhi接jie察cha看kan零ling位wei是shi否fou正zheng常chang
，若ruo零ling位wei正zheng常chang可ke更geng換huan密mi封feng圈quan再zai試shi；

 

02 變送器與指針式壓力表對照偏差大

 

出現偏差是正常的現象
，確認正常的偏差範圍即可；最(zui)後(hou)一(yi)種(zhong)易(yi)出(chu)現(xian)的(de)故(gu)障(zhang)是(shi)微(wei)差(cha)壓(ya)變(bian)送(song)器(qi)安(an)裝(zhuang)位(wei)置(zhi)對(dui)零(ling)位(wei)輸(shu)出(chu)的(de)影(ying)響(xiang)。微(wei)差(cha)壓(ya)變(bian)送(song)器(qi)由(you)於(yu)其(qi)測(ce)量(liang)範(fan)圍(wei)很(hen)小(xiao)，變(bian)送(song)器(qi)中(zhong)傳(chuan)感(gan)元(yuan)件(jian)會(hui)影(ying)響(xiang)到(dao)微(wei)差(cha)壓(ya)變(bian)送(song)器(qi)的(de)輸(shu)出(chu)。安(an)裝(zhuang)時(shi)應(ying)使(shi)變(bian)送(song)器(qi)的(de)壓(ya)力(li)敏(min)感(gan)件(jian)軸(zhou)向(xiang)垂(chui)直(zhi)於(yu)重(zhong)力(li)方(fang)向(xiang)

，安(an)裝(zhuang)固(gu)定(ding)後(hou)調(tiao)整(zheng)變(bian)送(song)器(qi)零(ling)位(wei)到(dao)標(biao)準(zhun)值(zhi)。

 

03 壓力上去，變送器輸出上不去

 

此ci種zhong情qing況kuang
，先xian應ying檢jian查zha壓ya力li接jie口kou是shi否fou漏lou氣qi或huo者zhe被bei堵du住zhu
，如ru果guo確que認ren不bu是shi
，檢jian查zha接jie線xian方fang式shi和he檢jian查zha電dian源yuan

，如ru電dian源yuan正zheng常chang則ze進jin行xing簡jian單dan加jia壓ya看kan輸shu出chu是shi否fou變bian化hua，或huo者zhe察cha看kan傳chuan感gan器qi零ling位wei是shi否fou有you輸shu出chu，若ruo無wu變bian化hua則ze傳chuan感gan器qi已yi損sun壞huai，可ke能neng是shi儀yi表biao損sun壞huai或huo者zhe整zheng個ge係xi統tong的de其qi他ta環huan節jie的de問wen題ti；

 

04 變送器輸出信號不穩

 

這種故障有肯是壓力源的問題。壓力源本身是一個不穩定的壓力，很有可能是儀表或壓力傳感器抗幹擾能力不強
、傳感器本身振動很厲害和傳感器故障
；

 

 

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