微型压力传感器工作原理、介绍和应用 .pdfVIP

压力传感器是使用最为广泛的一种传感器。传统的

压力传感器以机械结构型的器件为主，以弹性元件的形变指

示压力，但这种结构尺寸大、质量轻，不能提供电学输出。

随着半导体技术的发展，半导体压力传感器也应运而生。其

特点是体积小、质量轻、准确度高、温度特性好。特别是随

着MEMS技术的发展，半导体传感器向着微型化发展，而且

其功耗小、可靠性高。

微型压力传感器具有体积微小、或超薄、防水、

防油性能好等特点，广泛用于在空气动力学研究、生物医学

应用，化爆或核爆冲击波等许多研究领域中。

量程范围广;

固有频率高;

体积小，高频动态响应;

动态压力传感器,微型压力传感器最小直径为

2.54mm，长度为3.77mm

精度高，最高可做到0.1%FS;

温度范围宽，从低温-40℃到高温+120℃(特殊

可到+175℃)。

长期稳定性好，耐各种恶劣环境。

量程：0～1～150(MPa)

综合精度：0.2%FS、0.5%FS、1.0%FS

输出信号：1.0mV/V、1.5mV/V、2.0mV/V、2.5mV

/V、3.3mV/V(四线制)

供电电压：10DCV(6～12DCV)

介质温度：-20～85℃

环境温度：常温(-20～85℃)

负载电阻：

电流输出型：最大800Ω;

电压输出型：大于50KΩ

绝缘电阻：大于2000MΩ(100VDC)

密封等级：IP65

长期稳定性能：0.1%FS/年

振动影响：在机械振动频率20Hz～1000Hz内，

输出变化小于0.1%FS

电气接口(信号接口)：四色排线输出

机械连接(螺纹接口)：1/2-20UNF、M14×1.5、M

20×1.5、M22×1.5等

工作原理

1、压阻式压力传感器

电阻应变片是压阻式应变传感器的主要组成部

分之一。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。

2、陶瓷压力传感器

陶瓷压力传感器基于压阻效应，压力直接作用在

陶瓷膜片的前表面，使膜片产生微小的形变，厚膜电阻印刷

在陶瓷膜片的背面，连接成一个惠斯通电桥，由于压敏电阻

的压阻效应，使电桥产生一个与压力成正比的高度线性、与

激励电压也成正比的电压信号，标准的信号根据压力量程的

不同标定为2.0/3.0/3.3mV/V等，可以和应变式传感器相兼

容。

3、扩散硅压力传感器：

扩散硅压力传感器工作原理也是基于压阻效应，

利用压阻效应原理，被测介质的压力直接作用于传感器的膜

片上(不锈钢或陶瓷)，使膜片产生与介质压力成正比的微位

移，使传感器的电阻值发生变化，利用电子线路检测这一变

化，并转换输出一个对应于这一压力的标准测量信号。

4、蓝宝石压力传感器：

利用应变电阻式工作原理，采用硅-蓝宝石作为

半导体敏感元件，具有无与伦比的计量特性。因此，利用硅

-蓝宝石制造的半导体敏感元件，对温度变化不敏感，即使

在高温条件下，也有着很好的工作特性;蓝宝石的抗辐射特

性极强;另外，硅-蓝宝石半导体敏感元件，无p-n漂移。

5、压电式压力传感器：

压电效应是压电传感器的主要工作原理，压电传

感器不能用于静态测量，因为经过外力作用后的电荷，只有

在回路具有无限大的输入阻抗时才得到保存。实际的情况不

是这样的，所以这决定了压电传感器只能够测量动态的应

力。