常見類型的壓力傳感器

1、壓電式壓力傳感器

這類壓力傳感器主要是基于壓電效應(yīng)的原理。它主要采用一種壓電材料，主要包括石英、酒石酸鉀鈉和磷酸二氫銨等。其中，石英是一種天然晶體，這種晶體中存在壓電效應(yīng)。在一定的溫度范圍內(nèi)，壓電性能始終存在，但超過這個(gè)溫度范圍，壓電性能完全消失。

壓電式壓力傳感器主要用于測量加速度、壓力等。具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、壽命長等優(yōu)點(diǎn)。在生活中，我們可以在飛機(jī)、輪船和橋梁建筑上使用它們。

2、壓阻式壓力傳感器

該壓力傳感器是基于壓阻效應(yīng)實(shí)現(xiàn)的，可用于描述材料在機(jī)械應(yīng)力作用下的電阻變化。與上述類別不同，壓阻效應(yīng)只產(chǎn)生阻抗變化而不產(chǎn)生電荷。大多數(shù)金屬和半導(dǎo)體材料已被發(fā)現(xiàn)具有壓阻效應(yīng)。其中半導(dǎo)體材料中的壓阻效應(yīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于金屬材料中的壓阻效應(yīng)。由于硅是集成電路的主要組成部分，因此硅壓阻元件的應(yīng)用就變得非常有意義。

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傳感器件，將被測壓力轉(zhuǎn)化為電容值變化的壓力傳感器。這類傳感器一般采用圓形金屬膜或鍍金金屬膜作為電極。當(dāng)薄膜受到壓力而變形時(shí)，薄膜與固定電極之間形成的電容發(fā)生變化，通過測量電路可輸出與電壓相關(guān)的電信號(hào)。電容式壓力傳感器屬于極距變化式電容式傳感器，可分為單電容式壓力傳感器和差電容式壓力傳感器。

4、藍(lán)寶石壓力傳感器

其工作原理是利用應(yīng)變電阻工作，利用硅藍(lán)寶石作為半導(dǎo)體敏感元件，具有不可估量的計(jì)量特性。該傳感器采用的電路可以保證電橋電路的穩(wěn)定供電，將應(yīng)變電橋的不平衡信號(hào)轉(zhuǎn)化為統(tǒng)一的信號(hào)輸出。藍(lán)寶石壓力傳感器多用于醫(yī)療設(shè)備，主要包括醫(yī)療和環(huán)保方向的專業(yè)電子設(shè)備。當(dāng)然，它也可以用在汽車電子、通訊等方面。

5、電磁壓力傳感器

主要包括感應(yīng)壓力傳感器、霍爾壓力傳感器、渦流壓力傳感器等。

1. 歸納壓力傳感器

①感應(yīng)式壓力傳感器是由于不同的磁性材料和磁導(dǎo)率所致。當(dāng)壓力作用在薄膜上時(shí)，氣隙的大小發(fā)生變化，氣隙的變化影響線圈電感的變化。處理電路可以將電感的變化轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的信號(hào)輸出，從而達(dá)到測量壓力的目的。壓力傳感器根據(jù)磁路的變化可分為變磁阻和變滲透兩種類型。電感式壓力傳感器的優(yōu)點(diǎn)是靈敏度高，測量范圍大;缺點(diǎn)是不能應(yīng)用于高頻動(dòng)態(tài)環(huán)境。

②可變磁阻壓力傳感器的主要部件是鐵芯和膜片。它們之間的氣隙形成了磁路。有壓力時(shí)，氣隙大小發(fā)生變化，即磁阻發(fā)生變化。如果對(duì)鐵芯線圈施加一定電壓，電流會(huì)隨著氣隙的變化而變化，從而測量壓力。

③在高磁通密度的情況下，鐵磁材料的磁導(dǎo)率是不穩(wěn)定的。在這種情況下，可采用可變磁導(dǎo)率壓力傳感器進(jìn)行測量。可變磁導(dǎo)壓力傳感器采用可動(dòng)磁元件代替鐵芯。壓力的變化引起磁元件的運(yùn)動(dòng)，使磁導(dǎo)率發(fā)生變化，從而得到壓力值。

2. 大廳壓力傳感器

①霍爾壓力傳感器是基于某些半導(dǎo)體材料的霍爾效應(yīng)?；魻栃?yīng)是指將固體導(dǎo)體置于磁場中，當(dāng)電流通過時(shí)，導(dǎo)體中的載流子受洛倫茲力偏轉(zhuǎn)到一側(cè)，進(jìn)而產(chǎn)生電壓(霍爾電壓)的現(xiàn)象。電壓引起的電場力將平衡洛倫茲力。通過霍爾電壓的極性，可以確認(rèn)導(dǎo)體中的電流是由帶負(fù)電荷的粒子(自由電子)運(yùn)動(dòng)引起的。

②在導(dǎo)體上施加垂直于電流方向的磁場，會(huì)使導(dǎo)體中的電子在洛倫茲力作用下聚集，從而產(chǎn)生一個(gè)電子聚集方向的電場。這個(gè)電場會(huì)使后續(xù)的電子受到電作用力，并平衡磁場引起的洛倫茲力，使后續(xù)的電子能夠順利通過而不產(chǎn)生偏差，稱為霍爾效應(yīng)。產(chǎn)生的內(nèi)置電壓稱為霍爾電壓。

③當(dāng)磁場為交變磁場時(shí)，霍爾電動(dòng)勢也是相同頻率的交變電動(dòng)勢。建立霍爾電動(dòng)勢的時(shí)間很短，因此響應(yīng)頻率高。理想的霍爾元件材料要求高的電阻率和載流子遷移率，以獲得較大的霍爾電動(dòng)勢。常用的霍爾元件材料多為半導(dǎo)體，包括n型硅(Si)、銻化銦(InSb)、砷化銦(InAs)、鍺(Ge)、砷化鎵(GaAs)和多層半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)材料。n型硅具有良好的霍爾系數(shù)、溫度穩(wěn)定性和線性度，且砷化鎵的溫度漂移小，因此目前被廣泛使用。

3.渦流壓力傳感器

基于渦流效應(yīng)的壓力傳感器。渦流效應(yīng)是由運(yùn)動(dòng)的磁場與金屬導(dǎo)體的相交，或由運(yùn)動(dòng)的金屬導(dǎo)體與磁場的垂直相交引起的?？傊怯呻姶鸥袘?yīng)效應(yīng)引起的。這個(gè)動(dòng)作產(chǎn)生了在導(dǎo)體中循環(huán)的電流。渦流特性使渦流檢測具有零頻率響應(yīng)等特性，因此渦流壓力傳感器可用于靜力檢測。

6、振絲壓力傳感器

振絲壓力傳感器是一種頻率敏感傳感器。這種測頻精度高，因?yàn)闀r(shí)間和頻率是可以準(zhǔn)確測量的物理參數(shù)，在頻率信號(hào)的傳輸過程中可以忽略電纜電阻、電感、電容等因素的影響。同時(shí)，振絲壓力傳感器還具有較強(qiáng)的抗干擾能力，零漂移小，溫度特性好，結(jié)構(gòu)簡單，分辨率高，性能穩(wěn)定，數(shù)據(jù)傳輸、處理和存儲(chǔ)方便，易于實(shí)現(xiàn)儀器的數(shù)字化。因此，振絲壓力傳感器也可以視為傳感技術(shù)的發(fā)展方向之一。

振絲壓力傳感器的傳感元件是張拉的鋼弦，傳感元件的固有頻率與張拉力有關(guān)。繩子的長度是固定的，繩子振動(dòng)頻率的變化可以用來測量拉力，即輸入是力信號(hào)，輸出是頻率信號(hào)。振絲壓力傳感器由上下兩部分組成，下部分主要是傳感元件的組合。上面的部件為鋁殼，內(nèi)含電子模塊和端子座，放置在兩個(gè)腔內(nèi)，這樣在接線時(shí)不會(huì)影響電子模塊腔的密封。