压力传感器有哪些种类？压力传感器的工作原理是什么？

压力传感器有哪些种类?

1、压电压力传感器

这个类型的压力传感器主要是在压电效应产生形成的原理情况。其主要使用的是一种压电材料，主要包括石英、酒石酸钾钠以及磷酸二氢胺等等。其中石英是一种天然状态的晶体，而压电效应就是在这种晶体中发现的，在一定的温度范围之内，压电性质一直存在，但温度超过这个范围之后，压电性质完全消失。

压电压力传感器主要是使用在加速度、压力等等的测量之中，有着结构简单、体积小、寿命长的优点。在生活中我们能够在飞机、船舶、桥梁建筑上进行使用。

2、压阻压力传感器

这个压力传感器是在压阻效应上实现的，是能够用来描述材料在受到机械式应力下所产生的电阻变化。与上面种类不一样的是，压阻效应只会产生阻抗变化，并且不会产生电荷。大多数金属材料与半导体材料都被发现具有压阻效应。其中半导体材料中的压阻效应远大于金属。由于硅是现今集成电路的主要，以硅制作而成的压阻性元件的应用就变得非常有意义。

3、电容式压力传感器

电容式压力传感器是一种使用电容来作为敏感器件，能够将被测的压力转换成为一种电容值改变的压力传感器。这种传感器一般情况下采用的是一种圆形的金属膜或者是镀金的金属薄膜来作为电极。当薄膜感受压力而变形时，薄膜与固定电极之间形成的电容量发生变化，通过测量电路即可输出与电压成一定关系的电信号。电容式压力传感器属于极距变化型电容式传感器，可分为单电容式压力传感器和差动电容式压力传感器。

4、蓝宝石压力传感器

其工作原理则是利用应变电阻来进行工作，采用一种硅蓝宝石来作为一个半导体的敏感元器件，有着无法估量的计量特点。在这种传感器使用的电路能够确保电桥电路的稳定供电，同时将应变电桥的失衡信号转换成统一的信号进行输出。

蓝宝石压力传感器多应用于医疗设备方面，主要包括医疗环保方向的专业电子设备。当然还可以使用在汽车电子、通信等等方面。

压力传感器的工作原理是什么?

1、应变式压力传感器原理

应变式压力传感器是利用弹性敏感元件和应变计将被测压力转换为相应电阻值变化的压力传感器。力学传感器的种类繁多，如电阻应变片压力传感器、半导体应变片压力传感器、压阻式压力传感器、电感式压力传感器、电容式压力传感器、谐振式压力传

但应用最为广泛的是压阻式压力传感器，它具有极低的价格和较高的精度以及较好的线性特性。压阻式传感器是压力式传感器的一种。压阻式压力传感器又称扩散硅压力传感器。电阻应变片是一种将被测件上的应变变化转换成为一种电信号的敏感器件，是压阻式应变传感器的主要组成部分之一。电阻应变片应用最多的是金属电阻应变片和半导体应变片两种。金属电阻应变片又有丝状应变片和金属箔状应变片两种。通常是将应变片通过特殊的粘和剂紧密的粘合在产生力学应变基体上，当基体受力发生应力变化时，电阻应变片也一起产生形变，使应变片的阻值发生改变，从而使加在电阻上的电压发生变化。这种应变片在受力时产生的阻值变化通常较小，一般这种应变片都组成应变电桥，并通过后续的仪表放大器进行放大，再传输给处理电路(通常是A/D转换和CPU)显示或执行机构。

金属电阻应变片是由基体材料、金属应变丝或应变箔、绝缘保护片和引出线等部分组成。根据不同的用途，电阻应变片的阻值可以由设计者设计，但电阻的取值范围应注意：阻值太小，所需的驱动电流太大，同时应变片的发热致使本身的温度过高，不同的环境中使用，使应变片的阻值变化太大，输出零点漂移明显，调零电路过于复杂。而电阻太大，阻抗太高，抗外界的电磁干扰能力较差。一般均为几十欧至几十千欧左右。

电阻应变片的工作原理

金属电阻应变片的工作原理是吸附在基体材料上应变电阻随机械形变而产生阻值变化的现象，俗称为电阻应变效应。金属导体的电阻值可用下式表示：

式中：

ρ——金属导体的电阻率(Ω。cm2/m)

S——导体的截面积(cm2)

L——导体的长度(m)

我们以金属丝应变电阻为例，当金属丝受外力作用时，其长度和截面积都会发生变化，从上式中可很容易看出，其电阻值即会发生改变，假如金属丝受外力作用而伸长时，其长度增加，而截面积减少，电阻值便会增大。当金属丝受外力作用而压缩时，长度减小而截面增加，电阻值则会减小。只要测出加在电阻的变化(通常是测量电阻两端的电压)，即可获得应变金属丝的应变情。

2、压电式压力传感器原理

压电式压力传感器原理基于压电效应。压电效应是某些电介质在沿一定方向上受到外力的作用而变形时，其内部会产生极化现象，同时在它的两个相对表面上出现正负相反的电荷。当外力去掉后，它又会恢复到不带电的状态，这种现象称为正压电效应。当作用力的方向改变时，电荷的极性也随之改变。相反，当在电介质的极化方向上施加电场，这些电介质也会发生变形，电场去掉后，电介质的变形随之消失，这种现象称为逆压电效应。压电式压力传感器的种类和型号繁多，按弹性敏感元件和受力机构的形式可分为膜片式和活塞式两类。膜片式主要由本体、膜片和压电元件组成。压电元件支撑于本体上，由膜片将被测压力传递给压电元件，再由压电元件输出与被测压力成一定关系的电信号。这种传感器的特点是体积小、动态特性好、耐高温等。

压电传感器中主要使用的压电材料包括有石英、酒石酸钾钠和磷酸二氢胺。其中石英(二氧化硅)是一种天然晶体，压电效应就是在这种晶体中发现的，在一定的温度范围之内，压电性质一直存在，但温度超过这个范围之后，压电性质完全消失(这个高温就是所谓的 “居里点”)。由于随着应力的变化电场变化微小(也就说压电系数比较低)，所以石英逐渐被其他的压电晶体所替代。而酒石酸钾钠具有很大的压电灵敏度和压电系数，但是它只能在室温和湿度比较低的环境下才能够应用。磷酸二氢胺属于人造晶体，能够承受高温和相当高的湿度，所以已经得到了广泛的应用。

现在压电效应也应用在多晶体上，比如现在的压电陶瓷，包括钛酸钡压电陶瓷、PZT 、铌酸盐系压电陶瓷、铌镁酸铅压电陶瓷等等。

3、压力传感器主要技术参数：

①额定压力范围

额定压力范围是满足标准规定值的压力范围。也就是在最高和最低温度之间，传感器输出符合规定工作特性的压力范围。在实际应用时传感器所测压力在该范围之内。

②最大压力范围

最大压力范围是指传感器能长时间承受的最大压力，且不引起输出特性永久性改变。特别是半导体压力传感器，为提高线性和温度特性，一般都大幅度减小额定压力范围。因此，即使在额定压力以上连续使用也不会被损坏。一般最大压力是额定压力最高值的2-3倍。

③损坏压力

损坏压力是指能够加在传感器上且不使传感器元件或传感器外壳损坏的最大压力。

④线性度

线性度是指在工作压力范围内，传感器输出与压力之间直线关系的最大偏离。

⑤压力迟滞

为在室温下及工作压力范围内，从最小工作压力和最大工作压力趋近某一压力时，传感器输出之差。

⑥温度范围

压力传感器的温度范围分为补偿温度范围和工作温度范围。补偿温度范围是由于施加了温度补偿，精度进入额定范围内的温度范围。工作温度范围是保证压力传感器能正常工作的温度范围。