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這個器件馬甲太多了解幾個要點就不會亂

來源：責編：時間：2023-08-24 19:24:36 410觀看

導讀壓力傳感器是一個電子元器件，負責監控或檢測氣體或液體壓力（力），并將這些信息轉換成可用來監測或調節該力的電信號。要進一步討論壓力傳感器，有必要從一些基本定義開始。壓力是指氣體或液體在單位表面積上施加的力的大小。

壓力傳感器是一個電子元器件，負責監控或檢測氣體或液體壓力（力），并將這些信息轉換成可用來監測或調節該力的電信號。要進一步討論壓力傳感器，有必要從一些基本定義開始。壓力是指氣體或液體在單位表面積上施加的力的大小。公式 P=F/A 給出了壓力 (P)、力(F) 和面積 (A) 之間的關系。傳統的壓力單位是帕斯卡，定義為每平方米一牛頓 (N)。壓力也可以描述為阻礙流體膨脹所需的力。

壓力傳感器采用的技術有許多種（下文將進行討論），每種技術都將最終決定特定壓力傳感器的工作方式。盡管當今的很多壓力傳感器可以與各種液體和氣體搭配使用，但有些更粘稠或致密的液體（紙漿、瀝青、原油等等）可能需要使用定制的壓力傳感器。但有一種壓力傳感器適用于幾乎任何場景

解決命名混亂的問題

基本上，壓力傳感器、壓力換能器和壓力變送器的功能大體相當，因此這幾個術語經常互換使用。它們之間的主要區別在于輸出信號。

壓力傳感器會感測壓力的大小，并產生與所施加力的大小相對應的輸出信號。壓力換能器將檢測到的力轉換成連續電壓輸出 (V)，而壓力變送器則將檢測到的力轉換成電流輸出 (mA)。

在通常情況下，壓力傳感器可以使用許多名稱，例如壓力換能器、壓力變送器、壓力發送器、壓力指示器、壓強計和壓力計。無論采用哪種名稱，使用這些裝置的目的都是為了在各種應用中監測和調節壓力，也可用來測量其他變量，例如液體/氣體流量、高度和水位。

壓力測量類型

在壓力測量和壓力傳感器領域，必須了解很多術語，以確保實現最佳的系統性能和測量精度。您的應用所使用的特定壓力傳感器類型會對這些因素產生重大影響，因為壓力通常是相對于某個參考值（例如海平面的大氣壓力）測得的。

一個關鍵術語是“量表壓力”，即相對于當地環境壓力或大氣壓力測得的壓力值。指示的壓力不是高于就是低于當地大氣壓力。

另一個重要術語是“絕對壓力”，即相對于零壓或真空參考值的測得的壓力值。無論在哪個位置測量，使用絕對壓力傳感器獲得的測量結果都是一樣的。

“差壓”是指系統中的兩個不同點之間的壓力差，通常用來計算管道內的液體或氣體流量。

“真空壓力”測量的是相對于環境壓力或當地大氣壓力的負壓范圍。

最后，“混合壓力”是指正負壓或真空的測量值，基本上是“量表壓力”與“真空壓力”的結合體。

圖 1：各種壓力測量值之間的關系圖示。（圖片來源：CUI Devices）

常用的壓力測量技術

壓力的檢測、理解和測量，最早可以追溯到 16 世紀晚期伽利略和 17 世紀中葉托里切利的開創性工作。波登管是史上第一款壓力計，于 1849 年問世，此后直到 1930 年才誕生第一款電輸出壓力換能器。隨著半導體技術的興起，用來檢測這一基本力的技術大量涌現。下面簡要介紹了主要的壓力測量技術及其應用：

電容式：檢測電容器板之間的膜片受壓彎曲引起的電容變化。
感應式：檢測與磁芯相連膜片的微小偏轉，此偏轉會導致磁芯中發生線性運動。這種運動會改變感應電流，并轉換成電信號。
光學式：利用光源和傳感器進行測量，光源會隨著壓力增大而逐漸被遮擋，傳感器用來產生與光線變化成比例的信號。光纖傳感器也可以用來測量由壓力引起的光線路徑和相位的變化。
壓電式：當外部壓力作用于石英或陶瓷材料時，這些材料會產生與壓縮量成比例的可變電荷。壓阻技術利用材料在拉伸時的電阻變化來測量壓力。
電位式：利用電阻裝置（電位計）和連接到波登管的滑臂進行測量。滑臂隨著壓力的變化而移動，電位計根據力的大小產生一個相對信號。
諧振式：對帶有振弦的膜片施加的力會改變振弦的諧振頻率，這會被轉化成電信號。
應變計：將施加的力（壓力）轉換成隨施加的力波動的電阻變化。隨后即可測量此電阻值。

壓力傳感器類型

要了解壓力傳感器，回顧一下可以在設計中使用的各種傳感器類型也很重要。下面是基本的壓力傳感器類型：

膜片傳感器：包含受壓時會變形的柔性圓形金屬薄片。
密封傳感器：以海平面的大氣壓力作為參考壓力。
固態傳感器：這些傳感器沒有活動部件，使用半導體開關元件（例如場效應晶體管）來感應壓力。
應變計傳感器：測量由外力引起的長度變化所產生的電阻，并將其轉化成電信號。
薄膜傳感器：顧名思義，這些傳感器使用含有電阻元件的薄膜，當壓力導致薄膜的長度和厚度發生變化時，電阻會隨之改變。
真空傳感器：用來測量低于大氣水平的壓力。通常情況下，這些傳感器采用壓電技術，或者測量特定空間的氣體體積。
排氣式傳感器：測量相對于環境氣壓的壓力。

圖 2：使用壓電膜片的壓力傳感器示例。（圖片來源：CUI Devices）

最終設計考慮因素

根據上文介紹的壓力傳感器技術、測量方法和類型，在為特定的設計指定壓力傳感器時，需要記住下面這些最終選擇標準。第一個關鍵參數是工作壓力范圍，即制造商為器件正常工作規定的安全壓力范圍。工作溫度范圍、傳感器在發生故障之前所能承受的最大壓力以及輸出類型（模擬/數字）也是重要的考慮因素。此外，還應考慮輸出水平、精度和漂移、分辨率、電源電壓以及一些環境因素，例如溫度、濕度、壓力、液體接觸、輻射以及傳感器與任何接收裝置之間的物理距離。通過考慮所有這些參數，可以為特定應用選擇合適的壓力傳感器，以滿足必要的工作條件和性能要求。

總結

電氣工程師必須要了解，測量壓力并利用這些數據進行過程控制和監控對很多行業（例如制造業和醫療保健行業）至關重要。為了確保產品和服務的質量和安全性，必須實現準確、可靠的壓力感測。隨著技術的進步，壓力傳感器現在有各種類型、技術、尺寸、輸出和精度可供選擇。要為特定應用選擇正確的壓力傳感器，需要仔細考慮工作參數，例如傳感器類型、壓力范圍、溫度范圍、最大壓力、輸出類型、精度、分辨率、電源電壓以及環境因素。

幸運的是，CUI Devices 推出了一系列壓電式壓力傳感器，可以滿足這些要求。該公司的傳感器具有多種壓力類型和工作范圍可供選擇，可實現靈活而準確的測量。

小編的話

如文章所言，我們在使用壓力傳感器進行系統設計時常常會面臨如何選擇合適的器件的問題，這需要我們對不同壓力測量技術有所了解，而后根據關鍵工作參數進行選擇。相信通過本文詳細的分析和介紹，小伙伴們對壓力傳感器有了更深的理解。您對壓力傳感器有哪些特別的理解？您在選擇和應用壓力傳感器上有哪些心得、經驗和問題？歡迎留言，分享討論！

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