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壓力傳感器原理，壓力傳感器電路原理

來(lái)源：整理 時(shí)間：2023-08-16 13:56:23 編輯：智能門(mén)戶 手機(jī)版

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1，壓力傳感器電路原理

壓力傳感器是利用了一些材料的壓電效應(yīng)制成的。 電路很簡(jiǎn)單，將傳感器（壓電陶瓷）的一端接到運(yùn)算放大器的同相端，另一端與運(yùn)放輸出端為信號(hào)輸出就可以了。提示：運(yùn)放要接成同相放大器形式。 這是最簡(jiǎn)單的一級(jí)放大器……

壓力傳感器電路原理

2，分析下圖壓力傳感器的工作原理

傳感器是由四個(gè)橋臂組成（一般是用電阻應(yīng)變片，就是那四個(gè)帶箭頭的電路符號(hào)，不是R1和R2，R1、R2和VR1是調(diào)零的外接電阻、電位器）。IC1、IC2、R3、R4、VR2組成儀表放大器電路的第一級(jí)，主要作用是阻抗變換和信號(hào)放大；IC3和R5、R6、R7、R8組成儀表放大器電路的第二級(jí)，主要作用是把差分輸入信號(hào)變換為單端輸出的信號(hào)；IC4和R9、R10、R11、VR3組成一個(gè)倒相電路并進(jìn)行最后的精確調(diào)零（包括傳感器的零位和前邊放大電路的零位）。第二級(jí)和第三級(jí)的電壓增益都是-1，沒(méi)有放大功能。最后補(bǔ)充一句，稱重傳感器通常不會(huì)用壓力傳感器，稱重傳感器屬于測(cè)力傳感器或叫載荷傳感器，而壓力傳感器是用于測(cè)量氣體或液體的壓強(qiáng)的，工程學(xué)中習(xí)慣把物理學(xué)中的壓強(qiáng)稱為壓力。
我們知道，晶體是各向異性的，非晶體是各向同性的。某些晶體介質(zhì)，當(dāng)沿著一定方向受到機(jī)械力作用發(fā)生變形時(shí)，就產(chǎn)生了極化效應(yīng)；當(dāng)機(jī)械力撤掉之后，又會(huì)重新回到不帶電的狀態(tài)，也就是受到壓力的時(shí)候，某些晶體可能產(chǎn)生出電的效應(yīng)，這就是所謂的極化效應(yīng)?？茖W(xué)家就是根據(jù)這個(gè)效應(yīng)研制出了壓力傳感器。

分析下圖壓力傳感器的工作原理

3，壓阻式壓力傳感器的原理

工作原理壓阻式傳感器是根據(jù)半導(dǎo)體材料的壓阻效應(yīng)在半導(dǎo)體材料的基片上經(jīng)擴(kuò)散電阻而制成的器件。其基片可直接作為測(cè)量傳感元件，擴(kuò)散電阻在基片內(nèi)接成電橋形式。當(dāng)基片受到外力作用而產(chǎn)生形變時(shí)，各電阻值將發(fā)生變化，電橋就會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的不平衡輸出。 用作壓阻式傳感器的基片（或稱膜片）材料主要為硅片和鍺片，硅片為敏感 材料而制成的硅壓阻傳感器越來(lái)越受到人們的重視，尤其是以測(cè)量壓力和速度的固態(tài)壓阻式傳感器應(yīng)用最為普遍。
結(jié)構(gòu)如圖所示。其核心部分是一塊沿某晶向(如〈1 0〉)切割的N型的圓形硅膜片（見(jiàn)圖2－35(b)）。在膜片上利用集成電路工藝方法擴(kuò)散上四個(gè)阻值相等的P型電阻。用導(dǎo)線將其構(gòu)成平衡電橋。膜片的四周用圓硅環(huán)（硅杯）固定，其下部是與被測(cè)系統(tǒng)相連的高壓腔，上部一般可與大氣相通。在被測(cè)壓力P作用下，膜片產(chǎn)生應(yīng)力和應(yīng)變。膜片上各點(diǎn)的應(yīng)力分布由式（2－20）和式（2－21）給出。當(dāng)時(shí)，徑向應(yīng)力為零值。四個(gè)電阻沿〈1 1 0〉晶向并分別在x=0.635r處的內(nèi)外排列，在0.635r之內(nèi)側(cè)的電阻承受的為正值，即拉應(yīng)力（見(jiàn)圖2－25(b)），外側(cè)的電阻承受的是負(fù)值，即壓應(yīng)力。由于〈1 1 0〉晶向的橫向?yàn)椤? 0 1〉，因此，，代入式（2－29）內(nèi)外電阻的相對(duì)變化為式中 、——內(nèi)、外電阻上所承受徑向應(yīng)力的平均值。設(shè)計(jì)時(shí)，要正確地選擇電阻的徑向位置，使,因而使。使四個(gè)電阻接入差動(dòng)電橋，初始狀態(tài)平衡，受力P后，差動(dòng)電橋輸出與P相對(duì)應(yīng)。為了保證較好的測(cè)量線性度，要控制膜片邊緣處徑向應(yīng)變。而膜片厚度為h≥式中 ——;膜片邊緣允許的最大徑向應(yīng)變。　壓阻式壓力傳感器由于彈性元件與變換元件一體化，尺寸小，其固有頻率很高，可以測(cè)頻率范圍很寬的脈動(dòng)壓力。固有頻率可按下式計(jì)算式中 ——硅片的密度（kg/m2）　壓阻式壓力傳感器廣泛用于流體壓力、差壓、液位等的測(cè)量。特別是它的體積小，最小的傳感器可為0.8mm，在生物醫(yī)學(xué)上可以測(cè)量血管內(nèi)壓、顱內(nèi)壓等參數(shù)。

壓阻式壓力傳感器的原理

4，機(jī)油壓力傳感器原理

機(jī)油壓力傳感器有2種形式，一種是雙金屬片式，另外一種是可變電阻式。機(jī)油壓力傳感器工作原理1、雙金屬片式工作原理當(dāng)點(diǎn)火開(kāi)關(guān)置于ON時(shí)，電流流過(guò)雙金屬片4的加熱線圈，雙金屬片4受熱變形，使觸點(diǎn)分開(kāi)；隨后雙金屬片4又冷卻伸直，觸點(diǎn)重又閉合。如此反復(fù)，電路中形成一脈沖電流。當(dāng)油壓降低時(shí)，傳感器膜片2變形小，觸點(diǎn)壓力小，閉合時(shí)間短，打開(kāi)時(shí)間長(zhǎng)，變化頻率低，電路中平均電流小，雙金屬片11彎曲變形小，指針偏擺角度小，指向低油壓；反之，當(dāng)油壓升高時(shí)，指針偏擺角度大，指向高油壓。2、可變電阻式工作原理當(dāng)基體受力時(shí)電阻應(yīng)變片發(fā)生變化，使應(yīng)變片的阻止發(fā)生變化，從而使加在電阻上的電壓發(fā)生改變，但是由于這種阻止變化很小，還需要放大器進(jìn)行電信號(hào)放大。當(dāng)油壓降低時(shí)，傳感器5的電阻值增大，線圈L1中的電流減小，線圈L2中的電流增大，轉(zhuǎn)子2帶動(dòng)指針3隨合成磁場(chǎng)的方向逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，指向低油壓；當(dāng)油壓升高時(shí)，傳感器5的電阻值減小，線圈L1中的電流增大，線圈L2中的電流減小，轉(zhuǎn)子2帶動(dòng)指針3隨合成磁場(chǎng)的方向順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，指向高油壓。
目前的MEMS壓力傳感器有硅壓阻式壓力傳感器和硅電容式壓力傳感器，兩者都是在硅片上生成的微機(jī)械電子傳感器。 　　硅壓阻式壓力傳感器是采用高精密半導(dǎo)體電阻應(yīng)變片組成惠斯頓電橋作為力電變換測(cè)量電路的，具有較高的測(cè)量精度、較低的功耗和極低的成本。惠斯頓電橋的壓阻式傳感器，如無(wú)壓力變化，其輸出為零，幾乎不耗電。 　　MEMS硅壓阻式壓力傳感器采用周邊固定的圓形應(yīng)力杯硅薄膜內(nèi)壁，采用MEMS技術(shù)直接將四個(gè)高精密半導(dǎo)體應(yīng)變片刻制在其表面應(yīng)力最大處，組成惠斯頓測(cè)量電橋，作為力電變換測(cè)量電路，將壓力這個(gè)物理量直接變換成電量，其測(cè)量精度能達(dá)0.01-0.03%FS。　　電容式壓力傳感器利用MEMS技術(shù)在硅片上制造出橫隔柵狀，上下二根橫隔柵成為一組電容式壓力傳感器，上橫隔柵受壓力作用向下位移，改變了上下二根橫隔柵的間距，也就改變了板間電容量的大小，即△壓力=△電容量。
機(jī)油壓力傳感器內(nèi)部有一個(gè)類似浮子,浮子上面有一個(gè)金屬片,傳感器殼體內(nèi)部有一個(gè)金屬片,壓力正常時(shí),兩個(gè)金屬片是分開(kāi)的,只有當(dāng)壓力不足時(shí),兩個(gè)金屬片結(jié)合,報(bào)警燈就亮了.所以機(jī)油壓力傳感器本身沒(méi)有感受溫度的功能.。

5，壓力傳感器的原理是什么呢

壓力碰觸傳感器，傳感器感應(yīng)，反饋信號(hào)至控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)做出判斷指令，完成設(shè)計(jì)功能傳感器(英文名稱:transducer/sensor)是一種檢測(cè)裝置，能感受到被測(cè)量的信息，并能將感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號(hào)或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲(chǔ)、顯示、記錄和控制等要求。傳感器的特點(diǎn)包括:微型化、數(shù)字化、智能化、多功能化、系統(tǒng)化、網(wǎng)絡(luò)化。它是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)控制的首要環(huán)節(jié)。傳感器的存在和發(fā)展，讓物體有了觸覺(jué)、味覺(jué)和嗅覺(jué)等感官，讓物體慢慢變得活了起來(lái)。通常根據(jù)其基本感知功能分為熱敏元件、光敏元件、氣敏元件、力敏元件、磁敏元件、濕敏元件、聲敏元件、放射線敏感元件、色敏元件和味敏元件等十大類。
由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件、后續(xù)處理部分組成，壓力傳感器一般應(yīng)用應(yīng)變片來(lái)實(shí)現(xiàn)壓力的測(cè)量，應(yīng)變片的制造原理是依據(jù)橋式電路，當(dāng)在橋臂上的電阻滿足這樣的條件：r1r3=r2r4時(shí)電橋平衡，則輸出的電壓為零，當(dāng)電阻由變化的時(shí)候，電橋不平衡，有一定的電壓輸出。可分為單臂電橋、雙臂電橋、全臂電橋，其輸出的電壓與電阻的變化量成近似的線性變化。應(yīng)變片是很薄的薄片，上表面鑲嵌兩個(gè)有電阻絲制成的電阻，同時(shí)下表面也有兩個(gè)同樣的電阻，在連接上形成橋式電路，當(dāng)應(yīng)變片上沒(méi)有壓力是，說(shuō)出的電壓為零，當(dāng)有壓力作用時(shí)，上邊的電阻變大，下面的電阻變小，電橋不平恒，而且是相同的電阻絲，其電阻的變化量相同，輸出的電壓與電阻的變化量成線性關(guān)系，這樣通過(guò)求壓力就可以測(cè)量出壓力的大小。我只知道這么多，不知道對(duì)你有沒(méi)有用。
壓電效應(yīng)是壓電傳感器的主要工作原理，壓電傳感器不能用于靜態(tài)測(cè)量，因?yàn)榻?jīng)過(guò)外力作用后的電荷，只有在回路具有無(wú)限大的輸入阻抗時(shí)才得到保存。實(shí)際的情況不是這樣的，所以這決定了壓電傳感器只能夠測(cè)量動(dòng)態(tài)的應(yīng)力?！　弘妭鞲衅髦饕獞?yīng)用在加速度、壓力和力等的測(cè)量中。壓電式加速度傳感器是一種常用的加速度計(jì)。它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、重量輕、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)異的特點(diǎn)。壓電式加速度傳感器在飛機(jī)、汽車、船舶、橋梁和建筑的振動(dòng)和沖擊測(cè)量中已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，特別是航空和宇航領(lǐng)域中更有它的特殊地位。壓電式傳感器也可以用來(lái)測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部燃燒壓力的測(cè)量與真空度的測(cè)量。也可以用于軍事工業(yè)，例如用它來(lái)測(cè)量槍炮子彈在膛中擊發(fā)的一瞬間的膛壓的變化和炮口的沖擊波壓力。它既可以用來(lái)測(cè)量大的壓力，也可以用來(lái)測(cè)量微小的壓力。壓電式傳感器也廣泛應(yīng)用在生物醫(yī)學(xué)測(cè)量中，比如說(shuō)心室導(dǎo)管式微音器就是由壓電傳感器制成的，因?yàn)闇y(cè)量動(dòng)態(tài)壓力是如此普遍，所以壓電傳感器的應(yīng)用就非常廣。

6，壓力傳感器原理

壓力傳感器是工業(yè)實(shí)踐中最為常用的一種傳感器，而我們通常使用的壓力傳感器主要是利用壓電效應(yīng)制造而成的，這樣的傳感器也稱為壓電傳感器。 我們知道，晶體是各向異性的，非晶體是各向同性的。某些晶體介質(zhì)，當(dāng)沿著一定方向受到機(jī)械力作用發(fā)生變形時(shí)，就產(chǎn)生了極化效應(yīng)；當(dāng)機(jī)械力撤掉之后，又會(huì)重新回到不帶電的狀態(tài)，也就是受到壓力的時(shí)候，某些晶體可能產(chǎn)生出電的效應(yīng)，這就是所謂的極化效應(yīng)?？茖W(xué)家就是根據(jù)這個(gè)效應(yīng)研制出了壓力傳感器。 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（二氧化硅）是一種天然晶體，壓電效應(yīng)就是在這種晶體中發(fā)現(xiàn)的，在一定的溫度范圍之內(nèi)，壓電性質(zhì)一直存在，但溫度超過(guò)這個(gè)范圍之后，壓電性質(zhì)完全消失（這個(gè)高溫就是所謂的“居里點(diǎn)”）。由于隨著應(yīng)力的變化電場(chǎng)變化微小（也就說(shuō)壓電系數(shù)比較低），所以石英逐漸被其他的壓電晶體所替代。而酒石酸鉀鈉具有很大的壓電靈敏度和壓電系數(shù)，但是它只能在室溫和濕度比較低的環(huán)境下才能夠應(yīng)用。磷酸二氫胺屬于人造晶體，能夠承受高溫和相當(dāng)高的濕度，所以 已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。 在現(xiàn)在壓電效應(yīng)也應(yīng)用在多晶體上，比如現(xiàn)在的壓電陶瓷，包括鈦酸鋇壓電陶瓷、PZT、鈮酸鹽系壓電陶瓷、鈮鎂酸鉛壓電陶瓷等等。 壓電效應(yīng)是壓電傳感器的主要工作原理，壓電傳感器不能用于靜態(tài)測(cè)量，因?yàn)榻?jīng)過(guò)外力作用后的電荷，只有在回路具有無(wú)限大的輸入阻抗時(shí)才得到保存。實(shí)際的情況不是這樣的，所以這決定了壓電傳感器只能夠測(cè)量動(dòng)態(tài)的應(yīng)力。 壓電傳感器主要應(yīng)用在加速度、壓力和力等的測(cè)量中。壓電式加速度傳感器是一種常用的加速度計(jì)。它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、重量輕、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)異的特點(diǎn)。壓電式加速度傳感器在飛機(jī)、汽車、船舶、橋梁和建筑的振動(dòng)和沖擊測(cè)量中已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，特別是航空和宇航領(lǐng)域中更有它的特殊地位。壓電式傳感器也可以用來(lái)測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部燃燒壓力的測(cè)量與真空度的測(cè)量。也可以用于軍事工業(yè)，例如用它來(lái)測(cè)量槍炮子彈在膛中擊發(fā)的一瞬間的膛壓的變化和炮口的沖擊波壓力。它既可以用來(lái)測(cè)量大的壓力，也可以用來(lái)測(cè)量微小的壓力。 壓電式傳感器也廣泛應(yīng)用在生物醫(yī)學(xué)測(cè)量中，比如說(shuō)心室導(dǎo)管式微音器就是由壓電傳感器制成的，因?yàn)闇y(cè)量動(dòng)態(tài)壓力是如此普遍，所以壓電傳感器的應(yīng)用就非常廣。 除了壓電傳感器之外，還有利用壓阻效應(yīng)制造出來(lái)的壓阻傳感器，利用應(yīng)變效應(yīng)的應(yīng)變式傳感器等，這些不同的壓力傳感器利用不同的效應(yīng)和不同的材料，在不同的場(chǎng)合能夠發(fā)揮它們獨(dú)特的用途。
壓力傳感器工作原理您好，我是斯巴拓電子的技術(shù)人員。1 、應(yīng)變片壓力傳感器原理力學(xué)傳感器的種類繁多，如電阻應(yīng)變片壓力傳感器、半導(dǎo)體應(yīng)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、諧振式壓力傳感器及電容式加速度傳感器等。 在了解壓阻式力傳感器時(shí)，我們首先認(rèn)識(shí)一下電阻應(yīng)變片這種元件。電阻應(yīng)變片是一種將被測(cè)件上的應(yīng)變變化轉(zhuǎn)換成為一種電信號(hào)的敏感器件。它是壓阻式應(yīng)變傳感器的主要組成部分之一。電阻應(yīng)變片應(yīng)用最多的是金屬電阻應(yīng)變片和半導(dǎo)體應(yīng)變片兩種。金屬電阻應(yīng)變片又有絲狀應(yīng)變片和金屬箔狀應(yīng)變片兩種。通常是將應(yīng)變片通過(guò)特殊的粘和劑緊密的粘合在產(chǎn)生力學(xué)應(yīng)變基體上，當(dāng)基體受力發(fā)生應(yīng)力變化時(shí)，電阻應(yīng)變片也一起產(chǎn)生形變，使應(yīng)變片的阻值發(fā)生改變，從而使加在電阻上的電壓發(fā)生變化。這種應(yīng)變片在受力時(shí)產(chǎn)生的阻值變化通常較小，一般這種應(yīng)變片都組成應(yīng)變電橋，并通過(guò)后續(xù)的儀表放大器進(jìn)行放大，再傳輸給處理電路（通常是A/D 轉(zhuǎn)換和CPU ）顯示或執(zhí)行機(jī)構(gòu)。電阻應(yīng)變片的工作原理金屬電阻應(yīng)變片的工作原理是吸附在基體材料上應(yīng)變電阻隨機(jī)械形變而產(chǎn)生阻值變化的現(xiàn)象，俗稱為電阻應(yīng)變效應(yīng)。金屬導(dǎo)體的電阻值可用下式表示：式中：ρ——金屬導(dǎo)體的電阻率（Ω。cm2/m ）S ——導(dǎo)體的截面積（cm2 ）L ——導(dǎo)體的長(zhǎng)度（m ）2 、陶瓷壓力傳感器原理抗腐蝕的陶瓷壓力傳感器沒(méi)有液體的傳遞，壓力直接作用在陶瓷膜片的前表面，使膜片產(chǎn)生微小的形變，厚膜電阻印刷在陶瓷膜片的背面，連接成一個(gè)惠斯通電橋（閉橋），由于壓敏電阻的壓阻效應(yīng)，使電橋產(chǎn)生一個(gè)與壓力成正比的高度線性、與激勵(lì)電壓也成正比的電壓信號(hào)，標(biāo)準(zhǔn)的信號(hào)根據(jù)壓力量程的不同標(biāo)定為2.0 / 3.0 / 3.3 mV/V等，可以和應(yīng)變式傳感器相兼容。 、3 、擴(kuò)散硅壓力傳感器原理工作原理被測(cè)介質(zhì)的壓力直接作用于傳感器的膜片上（不銹鋼或陶瓷），使膜片產(chǎn)生與介質(zhì)壓力成正比的微位移，使傳感器的電阻值發(fā)生變化，和用電子線路檢測(cè)這一變化，并轉(zhuǎn)換輸出一個(gè)對(duì)應(yīng)于這一壓力的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量信號(hào)。4 、藍(lán)寶石壓力傳感器利用應(yīng)變電阻式工作原理，采用硅- 藍(lán)寶石作為半導(dǎo)體敏感元件，具有無(wú)與倫比的計(jì)量特性。5 、壓電壓力傳感器原理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（二氧化硅）是一種天然晶體，壓電效應(yīng)就是在這種晶體中發(fā)現(xiàn)的，在一定的溫度范圍之內(nèi)，壓電性質(zhì)一直存在，但溫度超過(guò)這個(gè)范圍之后，壓電性質(zhì)完全消失（這個(gè)高溫就是所謂的 “居里點(diǎn)”）。由于隨著應(yīng)力的變化電場(chǎng)變化微?。ㄒ簿驼f(shuō)壓電系數(shù)比較低），所以石英逐漸被其他的壓電晶體所替代。
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