超微型壓力感測器

壓力感測器的原理是通過電感量的變化來反映壓力的大小。

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壓力感測器

壓力感測器是將壓力轉換為電訊號輸出的感測器。在講述壓力感測器的同時，我們必須匯出壓力變送器的概念。通常感測器由兩部分組成，即分別是敏感元件和轉換元件。

其中敏感元件是指感測器中能夠直接感受或響應被測量的部分；轉換元件是指感測器中將敏感元件感受或響應的被測量的應變轉換成適於傳輸或測量的電訊號部分。

由於感測器的輸出訊號一般很微弱，需要將其調製與放大。隨著整合技術的發展，人們又將這部分電路及電源等電路也一起裝在感測器內部。

這樣，感測器就可以輸出便於處理，傳輸的可用訊號了。而在以前技術相對落後時，所謂的感測器是指上文中的敏感元件，而變送器就是上文中的轉換元件。

壓力感測器一般是指將變化的壓力訊號轉換成對應變化的電阻訊號或電容訊號的敏感元件，如：壓阻元件，壓容元件等。

而壓力變送器一般是指，壓敏元件與調理電路共同組成的測量壓力的.整套電路單元，一般能直接輸出與壓力成線性關係的標準電壓訊號或電流訊號，供儀表、PLC、採集卡等裝置直接採集。

壓力感測器的分類

壓力感測器的種類繁多，如電阻應變片壓力感測器、半導體應變片壓力感測器、壓阻式壓力感測器、電感式壓力感測器、電容式壓力感測器、諧振式壓力感測器等。

目前應用較為廣泛的壓力感測器有：擴散矽壓阻式壓力感測器、陶瓷壓阻壓力感測器、濺射薄膜壓力感測器、電容壓力感測器、耐高溫特性的藍寶石壓力感測器。但應用最為廣泛的是壓阻式壓力感測器，它具有極低的價格和較高的精度以及較好的線性特性。

各種壓力感測器的原理

壓阻式壓力感測器 這種感測器採用整合工藝將電阻條整合在單晶矽膜片上,製成矽壓阻晶片,並將此晶片的周邊固定封裝於外殼之內，引出電極引線。提到壓阻式感測器，首先得講到它的原理——壓阻效應。

壓阻效應是用來描述材料在受到機械式應力下所產生的電阻變化。不同於壓電效應，壓阻效應只產生阻抗變化，並不會產生電荷。

原理圖如上，當壓力變化時，電阻R1,R2,R3,R4發生變化，從而引發載入在電阻中間的電壓發生變化，這種變化反映出壓力值。

壓阻式感測器又稱為擴散矽壓阻式壓力感測器，被測介質的壓力直接作用於感測器的膜片上（不鏽鋼或陶瓷）

使膜片產生與介質壓力成正比的微位移，使感測器的電阻值發生變化，和用電子線路檢測這一變化，並轉換輸出一個對應於這一壓力的標準測量訊號。

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1、壓阻式感測器

壓阻式感測器的工作原理基於薄膜電阻效應，即當外界施加壓力時，感應元件上的電阻值發生變化。

通常，感應元件由一層薄膜電阻器構成，當外界壓力作用於薄膜時，薄膜的變形導致電阻值發生變化，通過電路將變化後的電阻值轉換成對應的電訊號輸出。

2、壓電式感測器

壓電式感測器的`工作原理基於壓電效應，即當施加外界壓力時，晶體體積發生變化導致電荷分佈的不平衡，從而產生電勢差。

壓電感測器通常由一個壓電晶體和一個測量電路組成，當外界壓力作用於晶體時，會產生電勢差，測量電路將電勢差轉換成對應的電訊號輸出。

3、電容式感測器

電容式感測器的工作原理基於電容變化原理，即當外界施加壓力時，感應元件上的電容值發生變化。

電容式感測器通常由一個帶電極板的固定電容器和一個可移動電極板構成，當外界壓力作用於可移動電極板時，導致電容值發生變化，通過電路將變化後的.電容值轉換成對應的電訊號輸出。

4、磁電式感測器

磁電式感測器的工作原理基於磁電效應，即當施加外界壓力時，磁性材料在磁場中的磁矩發生變化，從而導致電勢差的產生。

磁電式感測器通常由一個磁性材料和一個測量電路組成，當外界壓力作用於磁性材料時，會產生電勢差，測量電路將電勢差轉換成對應的電訊號輸出。

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壓力感測器工作原理

1 、應變片壓力感測器原理

力學感測器的種類繁多，如電阻應變片壓力感測器、半導體應變片壓力感測器、壓阻式壓力感測器、電感式壓力感測器、電容式壓力感測器、諧振式壓力感測器及電容式加速度感測器等。

電阻應變片是一種將被測件上的應變變化轉換成為一種電訊號的敏感器件。電阻應變片應用最多的是金屬電阻應變片和半導體應變片兩種。通常是將應變片通過特殊的粘和劑緊密的粘合在產生力學應變基體上

當基體受力發生應力變化時，電阻應變片也一起產生形變，使應變片的'阻值發生改變，從而使加在電阻上的電壓發生變化。一般這種應變片都組成應變電橋，並通過後續的儀表放大器進行放大，再傳輸給處理電路(通常是A/D 轉換和CPU )顯示或執行機構。

2 、陶瓷壓力感測器原理

陶瓷壓力感測器 壓力直接作用在陶瓷膜片的前表面，使膜片產生微小的形變，厚膜電阻印刷在陶瓷膜片的背面，連線成一個惠斯通電橋(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電壓訊號。

3 、擴散矽壓力感測器原理

工作原理：被測介質的壓力直接作用於感測器的膜片上(不鏽鋼或陶瓷)，使膜片產生與介質壓力成正比的微位移，使感測器的`電阻值發生變化， 用電子線路檢測這一變化，並轉換輸出一個對應於這一壓力的標準測量訊號。

4 、藍寶石壓力感測器

利用應變電阻式工作原理，採用矽- 藍寶石作為半導體敏感元件，具有良好的計量特性。

5 、壓電壓力感測器原理

壓電感測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，壓電效應就是在這種晶體中發現的，在一定的溫度範圍之內，壓電性質一直存在

但溫度超過這個範圍之後，壓電性質完全消失(這個高溫就是所謂的 “居里點”)。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)，所以石英逐漸被其他的壓電晶體所替代。