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几种常见压力传感器的测量原理了解一下

自动化技术的进步带动了工业设备的更新换代。除了液柱式压力计、弹性式

压力表外，工业设备中采用更多的是可将压力转换成电信号的压力变送器和传感器。那么

这些压力变送器和传感器是如何将压力信号转换为电信号的呢？

1、压电压力传感器基于压电效应（Piezoelectriceffect），利用电气元件和其他机械把待测

的压力转换成为电量，再进行相关测量工作的测量精密仪器。压电传感器只可以应用在动

态测量当中。主要的压电材料是：磷酸二氢胺、酒石酸钾钠和石英。随着技术的发展，压

电效应也已经在多晶体上得到应用了。例如：压电陶瓷，铌镁酸压电陶瓷、铌酸盐系压电

陶瓷和钛酸钡压电陶瓷等等都包括在内。

以压电效应为工作原理的传感器是机电转换式和自发电式传感器。它的敏感元件是用压电

材料制作而成的。当压电材料受到外力作用时表面会形成电荷，电荷通过电荷放大器、测

量电路的放大以及变换阻抗以后，就会被转换成为与所受外力成正比关系的电量输出。它

用来测量力以及可以转换成为力的非电物理量，例如：加速度和压力。

优点是：重量较轻、工作可靠、结构简单、信噪比高、灵敏度高以及信频宽等。

缺点是：有部分电压材料忌潮湿，因此需要采取一系列的防潮措施；而输出电流响应又比

较差，就要使用电荷放大器或者高输入阻抗电路来弥补这个缺点。

2、压阻压力传感器压阻效应是用来描述材料在受到机械式应力下所产生的电阻变化。不

同于压电效应，压阻效应只产生阻抗变化，并不会产生电荷。大多数金属材料与半导体材

料都被发现具有压阻效应。由于硅是现今集成电路的主要材料，以硅制作而成的压阻元件

的应用就变得非常有意义。电阻变化不单是来自与应力有关的几何形变，而且也来自材料

本身与应力相关的电阻，这使得其程度因子大于金属数百倍之多。

压阻压力传感器一般通过引线接入惠斯登电桥中。平时敏感芯体没有外加压力作用，电桥

处于平衡状态（称为零位），当传感器受压后芯片电阻发生变化，电桥将失去平衡。若给