壓力傳感器的原理與分類

　　壓力傳感器可以根據(jù)不同的物理原理將壓力轉(zhuǎn)換成電信號。壓力傳感器最常用的三種類型是:壓阻式、電容式和電磁式。壓阻式傳感器。

　　壓力傳感器利用材料或部件中的電阻來測量壓力。金屬箔、墨水、彈性體和半導(dǎo)體是常用的傳感器材料。應(yīng)變器是最常用的金屬箔傳感器之一，常用于測星物體的靜態(tài)壓力,電容式傳感器。

　　電容傳感器通過測量電容變化來測量壓力。電容傳感器由兩個帶電極的平行板組成，當(dāng)電容器的電容值在一個金屬薄膜上施加壓力時會發(fā)生變化。這種傳感器的優(yōu)點是非常穩(wěn)定可靠電磁傳感器。

　　電磁傳感器利用磁場中運動的磁性物質(zhì)產(chǎn)生電勢差。當(dāng)壓力作用于磁性物質(zhì)時，磁場會發(fā)生變化，從而導(dǎo)致電勢差的變化。這種傳感器通常用于測量壓力非常高的物體，例如在水力發(fā)電廠測量水輪機(jī)的壓力。

　　類型

　　1、電位計式壓力傳感器

　　電位計式壓力傳感器使用波爾登管作為壓力感應(yīng)元件，驅(qū)動滑塊提供壓力測量值。利用變阻原理，滑塊在電阻元件上移動輸出與施加壓力成比例的電壓。

　　電位計式壓力傳感器的優(yōu)點是簡單、成本低、適用于許多應(yīng)用，并具有輸出信號強(qiáng)的優(yōu)點。其缺點則包括由于滑動摩擦引起的高滯后現(xiàn)象、對振動敏感以及滑動摩擦導(dǎo)致的滑塊有限使用壽命等。電位計式壓力傳感器

　　2、電容式壓力傳感器

　　電容式壓力傳感器通過電容值的變化將壓力轉(zhuǎn)化為電信號。電容式壓力傳感器最重要的部件是內(nèi)部的偏轉(zhuǎn)薄膜片，偏轉(zhuǎn)膜片隨著外加的壓力而偏轉(zhuǎn)，從而導(dǎo)致電容值的改變，然后經(jīng)過校準(zhǔn)后就可以提供壓力讀數(shù)。

　　電容式壓力傳感器內(nèi)部由一個具有一個靜態(tài)電極和一個可彎曲薄膜的電容器。這些電極的固定電容面積與電極之間的距離成正比。它使用一個薄膜隔膜作為電容器的一個電極。施加的壓力會導(dǎo)致隔膜偏轉(zhuǎn)和電容值的變化。要測量的壓力施加在可彎曲薄膜一側(cè)，隨之產(chǎn)生的偏轉(zhuǎn)導(dǎo)致電容值的變化，可以使用電路進(jìn)行測量。

　　3、感應(yīng)式壓力傳感器

　　感應(yīng)式壓力傳感器使用線性差動變壓器(LVDT)來改變變壓器的主次線圈之間的感應(yīng)耦合程度。壓力傳感器鐵芯的移動通過LVDT來測量。輸出電壓取決于與感受壓力的鐵芯的移動。因此，鐵芯在變壓器內(nèi)進(jìn)出移動，從而改變輸出電壓。

　　感應(yīng)式壓力傳感器具有許多優(yōu)點，如壽命長、開關(guān)速率高、結(jié)果可預(yù)測和性能優(yōu)良。它也有一些缺點，如感應(yīng)式傳感器的感測范圍取決于被探測的金屬類型、形狀、尺寸以及設(shè)計中使用的線圈尺寸。這就是為什么感應(yīng)式傳感器在感測距離上存在一定的限制。

　　4、壓電式壓力傳感器

　　壓電式壓力傳感器內(nèi)部的陶瓷或石英等材料在受到機(jī)械應(yīng)力時產(chǎn)生電勢。壓電傳感器的主要原理是當(dāng)施加力于石英晶體時，在晶體表面產(chǎn)生電荷。施加的力的充電速率是輸入信號。由于產(chǎn)生的電荷非常小，需要使用充電放大器來產(chǎn)生足夠大以進(jìn)行測量的輸出電壓。壓電壓力傳感器將壓電晶體插入固定底座和力求和構(gòu)件之間。如果施加力于壓力口，同樣的力將作用在力求和構(gòu)件上。因此，由于其特性，晶體上將產(chǎn)生電勢差。產(chǎn)生的電壓將與施加力的大小成比例。

　　5、應(yīng)變式壓力傳感器

　　應(yīng)變式壓力傳感器是最常見的壓力傳感器類型。應(yīng)變式壓力傳感器利用在伸縮時材料電阻的變化來測量壓力。應(yīng)變計元件可以由金屬或半導(dǎo)體材料制成，由于材料幾何形狀的改變而導(dǎo)致應(yīng)變計的電阻變化。

　　將應(yīng)變計粘貼在薄膜上，就得到一個隨施加壓力而改變電阻的裝置，就是應(yīng)變式壓力傳感器。

　　6、可變磁阻式壓力傳感器

　　磁阻是由于磁路產(chǎn)生的電流阻力。電感是線圈形成磁通線的屬性。線圈中的電感量取決于線圈中導(dǎo)線的匝數(shù)、導(dǎo)線中的電流量、放置在線圈內(nèi)的磁芯的類型或磁芯的位置。改變線圈中電感量的一種簡單方法是改變線圈內(nèi)可移動磁芯的位置?？梢苿哟判九c薄膜相連，當(dāng)壓力移動薄膜時，磁芯將隨之移動并改變線圈中的電感量。隨著電感量的變化，感應(yīng)電抗也會發(fā)生變化。電感的變化會導(dǎo)致感應(yīng)器上電壓降的改變，或者改變振蕩器電路參數(shù)。