菲索AFRISO壓力傳感器
壓力傳感器是工業(yè)實(shí)踐中zui為常用的一種傳感器，其廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)自控環(huán)境，涉及水利水電、鐵路交通、智能建筑、生產(chǎn)自控、航空航天、軍工、石化、油井、電力、船舶、機(jī)床、管道等眾多行業(yè)，下面就簡單介紹一些常用傳感器原理及其應(yīng)用。另有醫(yī)用壓力傳感器。 彪賀（上海）儀器儀表有限公司，是一家集研發(fā)、生產(chǎn)、銷售為一體的壓力傳感器廠家，公司專業(yè)研制和生產(chǎn)傳感器、變送器、自動(dòng)化儀器儀表、工業(yè)控制系統(tǒng)，也可以根據(jù)客戶的需求提供專業(yè)化的開發(fā)和測(cè)試解決方案。為確保我們的產(chǎn)品和技術(shù)服務(wù)的有效性、規(guī)范化和流程化，確保zui大限度的顧客滿意度，我們嚴(yán)格按照 ISO9000 質(zhì)量保證體系來實(shí)現(xiàn)公司內(nèi)部的嚴(yán)密管理程序和顧客端的靈活優(yōu)化服務(wù)水平.
中文名稱
壓力傳感器
外文名稱
Pressure sensor
輸出信號(hào)
4-20ma、0-10V等
基本簡介
壓力傳感器是工業(yè)實(shí)踐中zui為常用的一種傳感器，一般普通壓力傳感器的輸出為模擬信號(hào)，模擬信號(hào)是指信息參數(shù)在給定范圍內(nèi)表現(xiàn)為連續(xù)的信號(hào)。 或在一段連續(xù)的時(shí)間間隔內(nèi)，其代表信息的特征量可以在任意瞬間呈現(xiàn)為任意數(shù)值的信號(hào)。而我們通常使用的壓力傳感器主要是利用壓電效應(yīng)制造而成的，這樣的傳感器也稱為壓電傳感器。
我們知道，晶體是各向異性的，非晶體是各向同性的。某些晶體介質(zhì)，當(dāng)沿著一定方向受到機(jī)械力作用發(fā)生變形時(shí)，就產(chǎn)生了極化效應(yīng)；當(dāng)機(jī)械力撤掉之后，又會(huì)重新回到不帶電的狀態(tài)，也就是受到壓力的時(shí)候，某些晶體可能產(chǎn)生出電的效應(yīng)，這就是所謂的極化效應(yīng)?？茖W(xué)家就是根據(jù)這個(gè)效應(yīng)研制出了壓力傳感器。
壓電傳感器中主要使用的壓電材料包括有石英、酒石酸鉀鈉和磷酸二氫胺。其中石英（二氧化硅）是一種天然晶體，壓電效應(yīng)就是在這種晶體中發(fā)現(xiàn)的，在一定的溫度范圍之內(nèi)，壓電性質(zhì)一直存在，但溫度超過這個(gè)范圍之后，壓電性質(zhì)*消失（這個(gè)高溫就是所謂的“居里點(diǎn)”）。由于隨著應(yīng)力的變化電場(chǎng)變化微?。ㄒ簿驼f壓電系數(shù)比較低），所以石英逐漸被其他的壓電晶體所替代。而酒石酸鉀鈉具有很大的壓電靈敏度和壓電系數(shù)，但是它只能在室溫和濕度比較低的環(huán)境下才能夠應(yīng)用。磷酸二氫胺屬于人造晶體，能夠承受高溫和相當(dāng)高的濕度，所以 已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。在現(xiàn)在壓電效應(yīng)也應(yīng)用在多晶體上，比如現(xiàn)在的壓電陶瓷，包括鈦酸鋇壓電陶瓷、PZT、鈮酸鹽系壓電陶瓷、鈮鎂酸鉛壓電陶瓷等等。
壓電效應(yīng)是壓電傳感器的主要工作原理，壓電傳感器不能用于靜態(tài)測(cè)量，因?yàn)榻?jīng)過外力作用后的電荷，只有在回路具有無限大的輸入阻抗時(shí)才得到保存。實(shí)際的情況不是這樣的，所以這決定了壓電傳感器只能夠測(cè)量動(dòng)態(tài)的應(yīng)力。
壓電傳感器主要應(yīng)用在加速度、壓力和力等的測(cè)量中。壓電式加速度傳感器是一種常用的加速度計(jì)。它具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕、使用壽命長等優(yōu)異的特點(diǎn)。壓電式加速度傳感器在飛機(jī)、汽車、船舶、橋梁和建筑的振動(dòng)和沖擊測(cè)量中已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，特別是航空和宇航領(lǐng)域中更有它的特殊地位。壓電式傳感器也可以用來測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部燃燒壓力的測(cè)量與真空度的測(cè)量。也可以用于軍事工業(yè)，壓電式傳感器也廣泛應(yīng)用在生物醫(yī)學(xué)測(cè)量中，比如說心室導(dǎo)管式微音器就是由壓電傳感器制成的，因?yàn)闇y(cè)量動(dòng)態(tài)壓力是如此普遍，所以壓電傳感器的應(yīng)用就非常廣。
除了壓電傳感器之外，還有利用壓阻效應(yīng)制造出來的壓阻傳感器，利用應(yīng)變效應(yīng)的應(yīng)變式傳感器等，這些不同的壓力傳感器利用不同的效應(yīng)和不同的材料，在不同的場(chǎng)合能夠發(fā)揮它們*的用途。
工作原理
半導(dǎo)體壓電阻
半導(dǎo)體壓電阻抗擴(kuò)散壓力傳感器是在薄片表面形成半導(dǎo)體變形壓力，通過外力（壓力）使薄片變形而產(chǎn)生壓電阻抗效果，從而使阻抗的變化轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。
靜電容量型壓力傳感器
靜電容量型壓力傳感器，是將玻璃的固定極和硅的可動(dòng)極相對(duì)而形成電容，將通過外力（壓力）使可動(dòng)
極變形所產(chǎn)生的靜電容量的變化轉(zhuǎn)換成電氣信號(hào)。 （E8Y的動(dòng)作原理便是靜電容量方式，其他機(jī)種采用半導(dǎo)體方式）。
基本要點(diǎn)
一、正確安裝安裝方法
通常高溫熔體壓力傳感器的損壞都是由于其安裝位置不恰當(dāng)而引起的，如果將傳感器強(qiáng)行安裝在過小的孔或形狀不規(guī)則的孔中，就有可能造成傳感器的震動(dòng)膜受到?jīng)_擊而損壞，選擇合適的工具加工安裝孔，有利于控制安裝孔的尺寸，另外，合適的安裝扭矩有利于形成良好的密封，但是如果安裝扭矩過高就容易引起高溫熔體壓力傳感器的滑脫，為防止這種現(xiàn)象發(fā)生，通常在傳感器安裝之前在其螺紋部分上涂抹防脫化合物。
(1) 通過適當(dāng)?shù)膬x表， 在普通大氣壓和標(biāo)準(zhǔn)溫度條件下，核實(shí)壓力傳感器的頻率反應(yīng)值。
(2) 核實(shí)壓力傳感器的編碼與相應(yīng)的頻率反應(yīng)信號(hào)的正確性。
二、確定具體安裝位置
為了確定壓力傳感器的編號(hào)和具體安裝位置， 需按充氣網(wǎng)的各個(gè)充氣段來考慮。
(1) 壓力傳感器必須沿著線纜進(jìn)行安裝， 安裝在線纜接頭處。
(2) 每條線纜裝設(shè)壓力傳感器不少于4個(gè)， 靠近局的兩個(gè)壓力傳感器， 相距不應(yīng)大干200m。
(3) 每條線纜的始端和末端分別安裝1個(gè)。
(4) 每條線纜的分支點(diǎn)應(yīng)裝1個(gè)， 如果兩個(gè)分支點(diǎn)相距較近(小于100 m)，可只裝1個(gè)。
(5) 線纜敷設(shè)方式(架空、地下)改變處應(yīng)裝1個(gè)
(6) 對(duì)無分支的線纜， 因壘線的線纜程式一致， 壓力傳感器的安裝隔距不大干500m， 并使其總數(shù)不少于4個(gè)。
(7) 為了便于確定壓力傳感器故障點(diǎn)， 除在起點(diǎn)安裝壓力傳感器外，距起點(diǎn)150~200m處，還要另外安裝1個(gè)當(dāng)然在設(shè)計(jì)中， 一定要考慮經(jīng)濟(jì)與技術(shù)的因素， 在不需要安裝壓力傳感器的地方，則應(yīng)不必安裝。
三、檢查安裝孔的尺寸
如果安裝孔的尺寸不合適，高溫熔體壓力傳感器在安裝過程中，其螺紋部分就很容易受到磨損，這不僅會(huì)影響設(shè)備的密封性能，而且使傳感器不能充分發(fā)揮作用，甚至還可能產(chǎn)生安全隱患。只有合適的安裝孔才能夠避免螺紋的磨損(螺紋工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)1/2-20UNF2B)，通?？梢圆捎冒惭b孔測(cè)量儀對(duì)安裝孔進(jìn)行檢測(cè)，以做出適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。
性能參數(shù)
壓力傳感器的種類繁多，其性能也有較大的差異，如何選擇較為適用的傳感器，做到經(jīng)濟(jì)、合理。
1. 額定壓力范圍
額定壓力范圍是滿足標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值的壓力范圍。也就是在zui高和zui低壓力之間，傳感器輸出符合規(guī)定工作特性的壓力范圍。在實(shí)際應(yīng)用時(shí)傳感器所測(cè)壓力在該范圍之內(nèi)?，F(xiàn)在傳感器的zui高測(cè)量能夠達(dá)到300MPa或以上。
2. zui大壓力范圍
zui大壓力范圍是指?jìng)鞲衅髂荛L時(shí)間承受的zui大壓力，且不引起輸出特性*性改變。特別是半導(dǎo)體壓力傳感器，為提高線性和溫度特性，一般都大幅度減小額定壓力范圍。因此，即使在額定壓力以上連續(xù)使用也不會(huì)被損壞。一般zui大壓力是額定壓力zui高值的2－3倍。
3. 損壞壓力
損壞壓力是指能夠加工在傳感器上且不使傳感器元件或傳感器外殼損壞的zui大壓力。
4. 線性度
線性度是指在工作壓力范圍內(nèi)，傳感器輸出與壓力之間直線關(guān)系的zui大偏離。
5.壓力遲滯
為在室溫下及工作壓力范圍內(nèi)，從zui小工作壓力和zui大工作壓力趨近某一壓力時(shí)，傳感器輸出之差。
6.溫度范圍
壓力傳感器的溫度范圍分為補(bǔ)償溫度范圍和工作溫度范圍。補(bǔ)償溫度范圍是由于施加了溫度補(bǔ)償，精度進(jìn)入額定范圍內(nèi)的溫度范圍。工作溫度范圍是保證壓力傳感器能正常工作的溫度范圍。
選型指南
壓力傳感器是一種將壓力變量轉(zhuǎn)換為可傳送的標(biāo)準(zhǔn)化輸出信號(hào)的計(jì)量器具，而且其輸出信號(hào)與壓力變量之間有一給定的連續(xù)函數(shù)關(guān)系。主要用于工業(yè)過程壓力參數(shù)的測(cè)量和控制。
1、確認(rèn)測(cè)量壓力的類型。壓力類型主要有表壓、絕壓、差壓等;表壓是指以大氣壓力為基準(zhǔn)，小于或大于大氣壓力的壓力;絕壓是指以壓力零位為基準(zhǔn)，高于壓力零位的壓力;差壓是指兩個(gè)壓力之間的差值。 2、確認(rèn)待測(cè)壓力范圍。一般情況下，按實(shí)際測(cè)量壓力為壓力傳感器測(cè)量范圍的80%選型。 3、確認(rèn)系統(tǒng)的zui大過載。系統(tǒng)的zui大過載應(yīng)小于壓力傳感器的過載保護(hù)極限，否則會(huì)影響產(chǎn)品的使用壽命甚至損壞產(chǎn)品。美國精量壓力傳感器都有2倍測(cè)量范圍的過載保護(hù)。 4、確認(rèn)準(zhǔn)確度等級(jí)。壓力傳感器的測(cè)量誤差按準(zhǔn)確度等級(jí)進(jìn)行劃分，不同的準(zhǔn)確度對(duì)應(yīng)不同的基本誤差限;實(shí)際應(yīng)用中，根據(jù)測(cè)量誤差的控制要求并本著適用經(jīng)濟(jì)的原則進(jìn)行選型。 5、確認(rèn)工作溫度范圍。測(cè)量介質(zhì)溫度應(yīng)處于壓力傳感器工作溫度范圍內(nèi)，如超溫使用，將會(huì)產(chǎn)生較大的測(cè)量誤差并影響使用壽命;在壓力傳感器的生產(chǎn)過程中，會(huì)對(duì)溫度影響進(jìn)行測(cè)量和補(bǔ)償，以確保產(chǎn)品受溫度影響產(chǎn)生的測(cè)量誤差處于準(zhǔn)確度等級(jí)要求的范圍內(nèi)。在溫度較高的場(chǎng)合，可以考慮選擇高溫型壓力傳感器或采取安裝冷凝管、散熱器等輔助降溫措施。 6、確認(rèn)測(cè)量介質(zhì)與接觸材質(zhì)的兼容性。在某些測(cè)量場(chǎng)合，測(cè)量介質(zhì)具有腐蝕性，此時(shí)需選用與測(cè)量介質(zhì)兼容的材料或進(jìn)行 特殊的工藝處理，確保壓力傳感器不被損壞。 7、確認(rèn)壓力接口形式。 8、確認(rèn)供電電源和輸出信號(hào)。 9、確認(rèn)現(xiàn)場(chǎng)工作環(huán)境情況及其它。需了解是否存在振動(dòng)以及電磁干擾等，并在壓力傳感器選型時(shí)提供相關(guān)信息，以便采取相應(yīng)處理;在選型時(shí)，其他如電氣連接方式等也應(yīng)根據(jù)情況予以考慮。
應(yīng)變特點(diǎn)
壓力傳感器的測(cè)量范圍比電感式傳感器大一倍，它不僅能檢測(cè)金屬目標(biāo)，而且還能檢測(cè)電介質(zhì)，如紙、玻璃、木材和塑料等，甚至可以通過墻壁或紙殼進(jìn)行檢測(cè)。由于人體在低頻下相當(dāng)于電導(dǎo)體，因此也出現(xiàn)了用于人的顫抖測(cè)量和防盜報(bào)警。
在測(cè)量構(gòu)件應(yīng)變時(shí)，直接將應(yīng)變片黏貼在構(gòu)件上即可，但若要測(cè)量力、壓力、加速度等信號(hào)，應(yīng)先將這些物理量轉(zhuǎn)變成應(yīng)變，然后用應(yīng)變片測(cè)量，比直接測(cè)量時(shí)多了一個(gè)轉(zhuǎn)換過程，完成這種轉(zhuǎn)換過程的原件通常稱為彈性原件，因此，應(yīng)變式傳感器通常由彈性敏感原件和應(yīng)變計(jì)兩部分構(gòu)成。
彈性敏感原件是傳感器的核心部件，要求彈性原件彈性儲(chǔ)能高，通常表示為彈性材料儲(chǔ)存變形功而不發(fā)生*變形的能力。壓力傳感器具有良好的機(jī)械加工和熱處理性能，具有較強(qiáng)的抗壓強(qiáng)度。受溫度影響小等特性，正確選擇彈性敏感原件及應(yīng)變計(jì)橋路是提高應(yīng)變式傳感器的重要途徑：
1、測(cè)量范圍光精度高
測(cè)力傳感器可測(cè)0.01--1000000N的力，精度可達(dá)到0.05%FS以上;壓力傳感器可測(cè)0.1-1000000的壓力，精度可達(dá)到0.1%FS。
2、性能可靠，壽命長
如稱重式機(jī)械杠桿稱，由于杠桿、刀口等部分互相摩擦產(chǎn)生損耗和變形，欲長期保持其精度是相當(dāng)困難的，采用電阻應(yīng)變式稱重傳感器制成的電子泵、汽車衡、軌道衡等，能在惡劣的環(huán)境條件下長期穩(wěn)定工作。
3、頻率響應(yīng)特性*
壓力傳感器一般電阻應(yīng)變計(jì)響應(yīng)時(shí)間為0.01MS，半導(dǎo)體應(yīng)變計(jì)可達(dá)到0.001MS如能在彈性原件上采取措施則由他們構(gòu)成的應(yīng)變式傳感器可測(cè)幾十千赫甚至上百千赫的動(dòng)態(tài)過程。
其他特點(diǎn)
壓力傳感器的測(cè)量范圍比電感式傳感器大一倍，它不僅能檢測(cè)金屬目標(biāo)，而且還能檢測(cè)電介質(zhì)，如紙、玻璃、木材和塑料等，甚至可以通過墻壁或紙殼進(jìn)行檢測(cè)。由于人體在低頻下相當(dāng)于電導(dǎo)體，因此也出現(xiàn)了用于人的顫抖測(cè)量和防盜報(bào)警。
在測(cè)量構(gòu)件應(yīng)變時(shí)，直接將應(yīng)變片黏貼在構(gòu)件上即可，但若要測(cè)量力、壓力、加速度等信號(hào)，應(yīng)先將這些物理量轉(zhuǎn)變成應(yīng)變，然后用應(yīng)變片測(cè)量，比直接測(cè)量時(shí)多了一個(gè)轉(zhuǎn)換過程，完成這種轉(zhuǎn)換過程的原件通常稱為彈性原件，因此，應(yīng)變式傳感器通常由彈性敏感原件和應(yīng)變計(jì)兩部分構(gòu)成。
彈性敏感原件是傳感器的核心部件，要求彈性原件彈性儲(chǔ)能高，通常表示為彈性材料儲(chǔ)存變形功而不發(fā)生*變形的能力。壓力傳感器具有良好的機(jī)械加工和熱處理性能，具有較強(qiáng)的抗壓強(qiáng)度。受溫度影響小等特性，正確選擇彈性敏感原件及應(yīng)變計(jì)橋路是提高應(yīng)變式傳感器的重要途徑：
1、測(cè)量范圍光精度高，測(cè)力傳感器可測(cè)0.01--1000000N的力，精度可達(dá)到0.05%FS以上;壓力傳感器可測(cè)0.1-1000000的壓力，精度可達(dá)到0.1%FS。
2、性能穩(wěn)定可靠，使用壽命長，如稱重式機(jī)械杠桿稱，由于杠桿、刀口等部分互相摩擦產(chǎn)生損耗和變形，欲長期保持其精度是相當(dāng)困難的，采用電阻應(yīng)變式稱重傳感器制成的電子泵、汽車衡、軌道衡等，能在惡劣的環(huán)境條件下長期穩(wěn)定工作。
3、頻率響應(yīng)特性*。壓力傳感器一般電阻應(yīng)變計(jì)響應(yīng)時(shí)間為0.01MS，半導(dǎo)體應(yīng)變計(jì)可達(dá)到0.001MS如能在彈性原件上采取措施則由他們構(gòu)成的應(yīng)變式傳感器可測(cè)幾十千赫甚至上百千赫的動(dòng)態(tài)過程。
原理應(yīng)用
擴(kuò)散硅式原理及應(yīng)用
被測(cè)介質(zhì)的壓力直接作用于傳感器的膜片上（不銹鋼或陶瓷），
使膜片產(chǎn)生與介質(zhì)壓力成正比的微位移，使傳感器的電阻值發(fā)生變化，和用電子線路檢測(cè)這一變化，并轉(zhuǎn)換輸出一個(gè)對(duì)應(yīng)于這一壓力的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量信號(hào)。
藍(lán)寶石式原理與應(yīng)用
利用應(yīng)變電阻式工作原理，采用硅-藍(lán)寶石作為半導(dǎo)體敏感元件，具有的計(jì)量特性。
藍(lán)寶石系由單晶體絕緣體元素組成，不會(huì)發(fā)生滯后、疲勞和蠕變現(xiàn)象；藍(lán)寶石比硅要堅(jiān)固，硬度更高，不怕形變；藍(lán)寶石有著非常好的彈性和絕緣特性（1000 OC以內(nèi)），因此，利用硅-藍(lán)寶石制造的半導(dǎo)體敏感元件，對(duì)溫度變化不敏感，即使在高溫條件下，也有著很好的工作特性；藍(lán)寶石的抗輻射特性*；另外，硅-藍(lán)寶石半導(dǎo)體敏感元件，無p-n漂移，因此，從根本上簡化了制造工藝，提高了重復(fù)性，確保了高成品率。
用硅-藍(lán)寶石半導(dǎo)體敏感元件制造的壓力傳感器和變送器，可在zui惡劣的工作條件下正常工作，并且可靠性高、精度好、溫度誤差極小、性價(jià)比高。
表壓壓力傳感器和變送器由雙膜片構(gòu)成：鈦合金測(cè)量膜片和鈦合金接收膜片。印刷有異質(zhì)外延性應(yīng)變靈敏電橋電路的藍(lán)寶石薄片，被焊接在鈦合金測(cè)量膜片上。被測(cè)壓力傳送到接收膜片上（接收膜片與測(cè)量膜片之間用拉桿堅(jiān)固的連接在一起）。在壓力的作用下，鈦合金接收膜片產(chǎn)生形變，該形變被硅-藍(lán)寶石敏感元件感知后，其電橋輸出會(huì)發(fā)生變化，變化的幅度與被測(cè)壓力成正比。
傳感器的電路能夠保證應(yīng)變電橋電路的供電，并將應(yīng)變電橋的失衡信號(hào)轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一的電信號(hào)輸出（0-5，4-20mA或0-5V）。在絕壓壓力傳感器和變送器中，藍(lán)寶石薄片，與陶瓷基極玻璃焊料連接在一起，起到了彈性元件的作用，將被測(cè)壓力轉(zhuǎn)換為應(yīng)變片形變，從而達(dá)到壓力測(cè)量的目的。
壓電式原理與應(yīng)用
壓電傳感器中主要使用的壓電材料包括有石英、酒石酸鉀鈉和磷酸二氫胺。其中石英（二氧化硅）是一種天然晶體，壓電效應(yīng)就是在這種晶體中發(fā)現(xiàn)的，在一定的溫度范圍之內(nèi)，壓電性質(zhì)一直存在，但溫度超過這個(gè)范圍之后，壓電性質(zhì)*消失（這個(gè)高溫就是所謂的“居里點(diǎn)”）。由于隨著應(yīng)力的變化電場(chǎng)變化微?。ㄒ簿驼f壓電系數(shù)比較低），所以石英逐漸被其他的壓電晶體所替代。而酒石酸鉀鈉具有很大的壓電靈敏度和壓電系數(shù)，但是它只能在室溫和濕度比較低的環(huán)境下才能夠應(yīng)用。磷酸二氫胺屬于人造晶體，能夠承受高溫和相當(dāng)高的濕度，所以已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。
現(xiàn)在壓電效應(yīng)也應(yīng)用在多晶體上，比如現(xiàn)在的壓電陶瓷，包括鈦酸鋇壓電陶瓷、PZT、鈮酸鹽系壓電陶瓷、鈮鎂酸鉛壓電陶瓷等等。
壓電效應(yīng)是壓電傳感器的主要工作原理，壓電傳感器不能用于靜態(tài)測(cè)量，因?yàn)榻?jīng)過外力作用后的電荷，只有在回路具有無限大的輸入阻抗時(shí)才得到保存。實(shí)際的情況不是這樣的，所以這決定了壓電傳感器只能夠測(cè)量動(dòng)態(tài)的應(yīng)力。
壓電傳感器主要應(yīng)用在加速度、壓力和力等的測(cè)量中。壓電式加速度傳感器是一種常用的加速度計(jì)。它具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕、使用壽命長等優(yōu)異的特點(diǎn)。壓電式加速度傳感器在飛機(jī)、汽車、船舶、橋梁和建筑的振動(dòng)和沖擊測(cè)量中已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，特別是航空和宇航領(lǐng)域中更有它的特殊地位。壓電式傳感器也可以用來測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部燃燒壓力的測(cè)量與真空度的測(cè)量。也可以用于軍事工業(yè)。它既可以用來測(cè)量大的壓力，也可以用來測(cè)量微小的壓力。
壓電式傳感器也廣泛應(yīng)用在生物醫(yī)學(xué)測(cè)量中，比如說心室導(dǎo)管式微音器就是由壓電傳感器制成的，因?yàn)闇y(cè)量動(dòng)態(tài)壓力是如此普遍，所以壓電傳感器的應(yīng)用就非常廣泛。
CHZNP-5型系列箔式中高壓力傳感器。采用了箔式應(yīng)變片貼在合金鋼彈性體上，具有精度高、量程大運(yùn)行穩(wěn)定、可靠性好等特點(diǎn)，主要用于測(cè)量系統(tǒng)的油壓、缸壓、液壓及藥品制造和自動(dòng)測(cè)量與控制等方面。廣泛應(yīng)用于航空、航天、石化、冶金等自動(dòng)化控制領(lǐng)。
可選擇內(nèi)置式變送器，標(biāo)準(zhǔn)信號(hào) 0～10mA、4～20mA 或 0～5V 輸出。
應(yīng)變片式原理與應(yīng)用
力學(xué)傳感器的種類繁多，如電阻應(yīng)變片壓力傳感器、半導(dǎo)體應(yīng)變片壓力傳感器、壓阻式壓力傳感器、電感式壓力傳感器、電容式壓力傳感器、諧振式壓力傳感器及電容式加速度傳感器等。但應(yīng)用的是壓阻式壓力傳感器，它具有極低的價(jià)格和較高的精度以及較好的線性特性。
在了解壓阻式力傳感器時(shí)，我們首先認(rèn)識(shí)一下電阻應(yīng)變片這種元件。電阻應(yīng)變片是一種將被測(cè)件上的應(yīng)變變化轉(zhuǎn)換成為一種電信號(hào)的敏感器件。它是壓阻式應(yīng)變傳感器的主要組成部分之一。電阻應(yīng)變片應(yīng)用zui多的是金屬電阻應(yīng)變片和半導(dǎo)體應(yīng)變片兩種。金屬電阻應(yīng)變片又有絲狀應(yīng)變片和金屬箔狀應(yīng)變片兩種。通常是將應(yīng)變片通過特殊的粘和劑緊密的粘合在產(chǎn)生力學(xué)應(yīng)變基體上，當(dāng)基體受力發(fā)生應(yīng)力變化時(shí)，電阻應(yīng)變片也一起產(chǎn)生形變，使應(yīng)變片的阻值發(fā)生改變，從而使加在電阻上的電壓發(fā)生變化。這種應(yīng)變片在受力時(shí)產(chǎn)生的阻值變化通常較小，一般這種應(yīng)變片都組成應(yīng)變電橋，并通過后續(xù)的儀表放大器進(jìn)行放大，再傳輸給處理電路（通常是A/D轉(zhuǎn)換和CPU）顯示或執(zhí)行機(jī)構(gòu)。
應(yīng)變式壓力傳感器
內(nèi)部結(jié)構(gòu)
它由基體材料、金屬應(yīng)變絲或應(yīng)變箔、絕緣保護(hù)片和引出線等部分組成。根據(jù)不同的用途，電阻應(yīng)變片的阻值可以由設(shè)計(jì)者設(shè)計(jì)，但電阻的取值范圍應(yīng)注意：阻值太小，所需的驅(qū)動(dòng)電流太大，同時(shí)應(yīng)變片的發(fā)熱致使本身的溫度過高，不同的環(huán)境中使用，使應(yīng)變片的阻值變化太大，輸出零點(diǎn)漂移明顯，調(diào)零電路過于復(fù)雜。而電阻太大，阻抗太高，抗外界的電磁干擾能力較差。一般均為幾十歐至幾十千歐左右。
電阻應(yīng)變片的工作原理
金屬電阻應(yīng)變片的工作原理是吸附在基體材料上應(yīng)變電阻隨機(jī)械形變而產(chǎn)生阻值變化的現(xiàn)象，俗稱為電阻應(yīng)變效應(yīng)。金屬導(dǎo)體的電阻值可用下式表示：
式中：ρ——金屬導(dǎo)體的電阻率（Ω·cm2/m）
S——導(dǎo)體的截面積（cm2）
L——導(dǎo)體的長度（m）
我們以金屬絲應(yīng)變電阻為例，當(dāng)金屬絲受外力作用時(shí)，其長度和截面積都會(huì)發(fā)生變化，從上式中可很容易看出，其電阻值即會(huì)發(fā)生改變，假如金屬絲受外力作用而伸長時(shí)，其長度增加，而截面積減少，電阻值便會(huì)增大。當(dāng)金屬絲受外力作用而壓縮時(shí)，長度減小而截面增加，電阻值則會(huì)減小。只要測(cè)出加在電阻的變化（通常是測(cè)量電阻兩端的電壓），即可獲得應(yīng)變金屬絲的應(yīng)變情。
陶瓷式原理及應(yīng)用
抗腐蝕的陶瓷壓力傳感器沒有液體的傳遞，壓力直接作用在陶瓷膜片的前表面，使膜片產(chǎn)生微小的形變，厚膜電阻印刷在陶瓷膜片的背面，連接成一個(gè)惠斯通電橋(閉橋)，由于壓敏電阻的壓阻效應(yīng)，使電橋產(chǎn)生一個(gè)與壓力成正比的高度線性、與激勵(lì)電壓也成正比的電壓信號(hào)，標(biāo)準(zhǔn)的信號(hào)根據(jù)壓力量程的不同標(biāo)定為2.0 / 3.0 / 3.3 mV/V等，可以和應(yīng)變式傳感器相兼容。通過激光標(biāo)定，傳感器具有很高的溫度穩(wěn)定性和時(shí)間穩(wěn)定性，傳感器自帶溫度補(bǔ)償0～70℃，并可以和絕大多數(shù)介質(zhì)直接接觸。
陶瓷式壓力傳感器
陶瓷是一種*的高彈性、抗腐蝕、抗磨損、抗沖擊和振動(dòng)的材料。陶瓷的熱穩(wěn)定特性及它的厚膜電阻可以使它的工作溫度范圍高達(dá)-40～135℃，而且具有測(cè)量的高精度、高穩(wěn)定性。電氣絕緣程度>2kV，輸出信號(hào)強(qiáng)，長期穩(wěn)定性好。高特性，低價(jià)格的陶瓷傳感器將是壓力傳感器的發(fā)展方向，在歐美國家有全面替代其它類型傳感器的趨勢(shì)，在中國也越來越多的用戶使用陶瓷傳感器替代擴(kuò)散硅壓力傳感器。
發(fā)展趨勢(shì)
一、壓力傳感器產(chǎn)業(yè)化發(fā)展模式：要加速形成從傳感器研究開發(fā)到大生產(chǎn)一條龍的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展模式，走自主創(chuàng)新和合作相結(jié)合的跨越式發(fā)展道路，使我國成為世界傳感器的生產(chǎn)大國。
二、傳感器產(chǎn)品結(jié)構(gòu)向全面、協(xié)調(diào)、持續(xù)發(fā)展。產(chǎn)品品種要向高技術(shù)、高附加值傾斜，尤其要填補(bǔ)“空白”品種。
三、企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模（年生產(chǎn)能力）向規(guī)模經(jīng)濟(jì)或適宜規(guī)模經(jīng)濟(jì)發(fā)展，量大面廣的通用傳感器的生產(chǎn)規(guī)模將以年億只計(jì)，一些中檔傳感器的生產(chǎn)規(guī)模將以年產(chǎn)1000萬只（含以上）計(jì)；而一些傳感器和壓力傳感器的生產(chǎn)規(guī)模將以年產(chǎn)幾十萬只～幾百萬只計(jì)。
四、生產(chǎn)格局向?qū)I(yè)化發(fā)展。專業(yè)化生產(chǎn)的內(nèi)涵為：1.生產(chǎn)傳感器門類少而精；2.專門生產(chǎn)某一應(yīng)用領(lǐng)域需要的某一類傳感器系列產(chǎn)品，以獲得較高的*；3.各傳感器企業(yè)的專業(yè)化合作生產(chǎn)。
五、傳感器大生產(chǎn)技術(shù)向自動(dòng)化發(fā)展。傳感器的門類、品種繁多，所用的敏感材料各異，決定了傳感器制造技術(shù)的多樣性和復(fù)雜性，綜觀當(dāng)前傳感器工藝線的概況，多數(shù)工藝已實(shí)現(xiàn)單機(jī)自動(dòng)化，但距離生產(chǎn)過程全自動(dòng)化尚存在諸多困難，有待今后廣泛采用CAD、CAM及*自動(dòng)化裝備和工業(yè)機(jī)器人，予以突破。
六、壓力傳感器企業(yè)的重點(diǎn)技術(shù)改造應(yīng)加強(qiáng)從依賴引進(jìn)技術(shù)向引進(jìn)技術(shù)的消化吸收與自主創(chuàng)新的方向轉(zhuǎn)移。
七、企業(yè)經(jīng)營要加快從國內(nèi)市場(chǎng)為主向國內(nèi)與國外兩個(gè)市場(chǎng)相結(jié)合的化方向跨越發(fā)展。
八、企業(yè)結(jié)構(gòu)將向“大、中、小并舉”、“集團(tuán)化、專業(yè)化生產(chǎn)共存”的格局發(fā)展。
不能避免的誤差
首先的偏移量誤差：由于壓力傳感器在整個(gè)壓力范圍內(nèi)垂直偏移保持恒定，因此變換器擴(kuò)散和激光調(diào)節(jié)修正的變化將產(chǎn)生偏移量誤差。
其次是靈敏度誤差：產(chǎn)生誤差大小與壓力成正比。如果設(shè)備的靈敏度高于典型值，靈敏度誤差將是壓力的遞增函數(shù)。如果靈敏度低于典型值，那么靈敏度誤差將是壓力的遞減函數(shù)。該誤差的產(chǎn)生原因在于擴(kuò)散過程的變化。
第三是線性誤差：這是一個(gè)對(duì)壓力傳感器初始誤差影響較小的因素，該誤差的產(chǎn)生原因在于硅片的物理非線性，但對(duì)于帶放大器的傳感器，還應(yīng)包括放大器的非線性。線性誤差曲線可以是凹形曲線，也可以是凸形曲線稱重傳感器。
zui后是滯后誤差：在大多數(shù)情形中，壓力傳感器的滯后誤差*可以忽略不計(jì)，因?yàn)楣杵哂泻芨叩臋C(jī)械剛度。一般只需在壓力變化很大的情形中考慮滯后誤差。
常見故障
壓力傳感器容易出現(xiàn)的故障主要有以下幾種：
*種是壓力上去，變送器輸也上不去。此種情況，先應(yīng)檢查壓力接口是否漏氣或者被堵住，如果確認(rèn)不是，檢查接線方式和檢查電源，如電源正常則進(jìn)行簡單加壓看輸出是否變化，或者察看傳感器零位是否有輸出，若無變化則傳感器已損壞，可能是儀表損壞或者整個(gè)系統(tǒng)的其他環(huán)節(jié)的問題；
第二種是加壓變送器輸出不變化，再加壓變送器輸出突然變化，泄壓變送器零位回不去，很有可能是壓力傳感器密封圈的問題。常見的是由于密封圈規(guī)格原因，傳感器擰緊之后密封圈被壓縮到傳感器引壓口里面堵塞傳感器，加壓時(shí)壓力介質(zhì)進(jìn)不去，但在壓力大時(shí)突然沖開密封圈，壓力傳感器受到壓力而變化。排除這種故障的*方法是將傳感器卸下，直接察看零位是否正常，若零位正?？筛鼡Q密封圈再試；
第三種是變送器輸出信號(hào)不穩(wěn)。這種故障有可能是壓力源的問題。壓力源本身是一個(gè)不穩(wěn)定的壓力，很有可能是儀表或壓力傳感器抗干擾能力不強(qiáng)、傳感器本身振動(dòng)很厲害和傳感器故障；第四種是變送器與指針式壓力表對(duì)照偏差大。出現(xiàn)偏差是正常的現(xiàn)象，確認(rèn)正常的偏差范圍即可；
zui后一種易出現(xiàn)的故障是微差壓變送器安裝位置對(duì)零位輸出的影響。微差壓變送器由于其測(cè)量范圍很小，變送器中傳感元件會(huì)影響到微差壓變送器的輸出。安裝時(shí)應(yīng)使變送器的壓力敏感件軸向垂直于重力方向，安裝固定后調(diào)整變送器零位到標(biāo)準(zhǔn)值。
其他資料
工業(yè)壓力傳感器
實(shí)際應(yīng)用
力學(xué)傳感器的種類繁多，如電阻應(yīng)變片壓力傳感器、半導(dǎo)體應(yīng)變片壓力傳感器、壓阻式壓力傳感器、電感式壓力傳感器、電容式壓力傳感器、諧振式壓力傳感器及電容式加速度傳感器等。但應(yīng)用的是壓阻式壓力傳感器，它具有極低的價(jià)格和較高的精度以及較好的線性特性。下面我們主要介紹這類傳感器。
在了解壓阻式力傳感器時(shí)，我們首先認(rèn)識(shí)一下電阻應(yīng)變片這種元件。電阻應(yīng)變片是一種將被測(cè)件上的應(yīng)變變化轉(zhuǎn)換成為一種電信號(hào)的敏感器件。它是壓阻式應(yīng)變傳感器的主要組成部分之一。電阻應(yīng)變片應(yīng)用zui多的是金屬電阻應(yīng)變片和半導(dǎo)體應(yīng)變片兩種。金屬電阻應(yīng)變片又有絲狀應(yīng)變片和金屬箔狀應(yīng)變片兩種。通常是將應(yīng)變片通過特殊的粘和劑緊密的粘合在產(chǎn)生力學(xué)應(yīng)變基體上，當(dāng)基體受力發(fā)生應(yīng)力變化時(shí)，電阻應(yīng)變片也一起產(chǎn)生形變，使應(yīng)變片的阻值發(fā)生改變，從而使加在電阻上的電壓發(fā)生變化。這種應(yīng)變片在受力時(shí)產(chǎn)生的阻值變化通常較小，一般這種應(yīng)變片都組成應(yīng)變電橋，并通過后續(xù)的儀表放大器進(jìn)行放大，再傳輸給處理電路（通常是A/D 轉(zhuǎn)換和CPU ）顯示或執(zhí)行機(jī)構(gòu)。
電阻應(yīng)變片的工作原理
金屬電阻應(yīng)變片的工作原理是吸附在基體材料上應(yīng)變電阻隨機(jī)械形變而產(chǎn)生阻值變化的現(xiàn)象，俗稱為電阻應(yīng)變效應(yīng)。金屬導(dǎo)體的電阻值可用下式表示：
式中：ρ——金屬導(dǎo)體的電阻率（Ω。cm2/m ）
S ——導(dǎo)體的截面積（cm2 ）
L ——導(dǎo)體的長度（m ）
我們以金屬絲應(yīng)變電阻為例，當(dāng)金屬絲受外力作用時(shí)，其長度和截面積都會(huì)發(fā)生變化，
從上式中可很容易看出，其電阻值即會(huì)發(fā)生改變，假如金屬絲受外力作用而伸長時(shí)，其長度
增加，而截面積減少，電阻值便會(huì)增大。當(dāng)金屬絲受外力作用而壓縮時(shí)，長度減小而截面增
加，電阻值則會(huì)減小。只要測(cè)出加在電阻的變化（通常是測(cè)量電阻兩端的電壓），即可獲得應(yīng)變金屬絲的應(yīng)變情況。
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陶瓷式原理及應(yīng)用
抗腐蝕的陶瓷壓力傳感器沒有液體的傳遞，壓力直接作
用在陶瓷膜片的前表面，使膜片產(chǎn)生微小的形變，厚膜電阻印刷在陶瓷膜片的背面，連接成一個(gè)惠斯通電橋（閉橋），由于壓敏電阻的壓阻效應(yīng)，使電橋產(chǎn)生一個(gè)與壓力成正比的高度線性、與激勵(lì)電壓也成正比的電壓信號(hào)，標(biāo)準(zhǔn)的信號(hào)根據(jù)壓力量程的不同標(biāo)定為2.0 / 3.0 / 3.3 mV/V等，可以和應(yīng)變式傳感器相兼容。通過激光標(biāo)定，傳感器具有很高的溫度穩(wěn)定性和時(shí)間穩(wěn)定性，傳感器自帶溫度補(bǔ)償0 ～70℃，并可以和絕大多數(shù)介質(zhì)直接接觸。
陶瓷是一種*的高彈性、抗腐蝕、抗磨損、抗沖擊和振動(dòng)的材料。陶瓷的熱穩(wěn)定特性及它的厚膜電阻可以使它的工作溫度范圍高達(dá)-40 ～135 ℃，而且具有測(cè)量的高精度、高穩(wěn)定性。電氣絕緣程度>2kV，輸出信號(hào)強(qiáng)，長期穩(wěn)定性好。高特性，低價(jià)格的陶瓷傳感器將是壓力傳感器的發(fā)展方向，在歐美國家有全面替代其它類型傳感器的趨勢(shì)，在中國也越來越多的用戶使用陶瓷傳感器替代擴(kuò)散硅壓力傳感器。
擴(kuò)散硅式原理及應(yīng)用
工作原理被測(cè)介質(zhì)的壓力直接作用于傳感器的膜片上（不銹鋼或陶瓷），使膜片產(chǎn)生與
介質(zhì)壓力成正比的微位移，使傳感器的電阻值發(fā)生變化，和用電子線路檢測(cè)這一變化，并轉(zhuǎn)換輸出一個(gè)對(duì)應(yīng)于這一壓力的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量信號(hào)。
原理圖
藍(lán)寶石式原理與應(yīng)用
利用應(yīng)變電阻式工作原理，采用硅- 藍(lán)寶石作為半導(dǎo)體敏感元件，具有的計(jì)特性。
藍(lán)寶石系由單晶體絕緣體元素組成，不會(huì)發(fā)生滯后、疲勞和蠕變現(xiàn)象；藍(lán)寶石比硅要堅(jiān)固，硬度更高，不怕形變；藍(lán)寶石有著非常好的彈性和絕緣特性（1000 OC 以內(nèi)），因此，利用硅- 藍(lán)寶石制造的半導(dǎo)體敏感元件，對(duì)溫度變化不敏感，即使在高溫條件下，也有著很好的工作特性；藍(lán)寶石的抗輻射特性*；另外，硅- 藍(lán)寶石半導(dǎo)體敏感元件，無p-n 漂移，因此，從根本上簡化了制造工藝，提高了重復(fù)性，確保了高成品率。
用硅- 藍(lán)寶石半導(dǎo)體敏感元件制造的壓力傳感器和變送器，可在zui惡劣的工作條件下正常工作，并且可靠性高、精度好、溫度誤差極小、性價(jià)比高。
表壓壓壓力傳感器和變送器由雙膜片構(gòu)成：鈦合金測(cè)量膜片和鈦合金接收膜片。印刷有異質(zhì)外延性應(yīng)變靈敏電橋電路的藍(lán)寶石薄片，被焊接在鈦合金測(cè)量膜片上。被測(cè)壓力傳送到接收膜片上（接收膜片與測(cè)量膜片之間用拉桿堅(jiān)固的連接在一起）。在壓力的作用下，鈦合金接收膜片產(chǎn)生形變，該形變被硅- 藍(lán)寶石敏感元件感知后，其電橋輸出會(huì)發(fā)生變化，變化的幅度與被測(cè)壓力成正比。
傳感器的電路能夠保證應(yīng)變電橋電路的供電，并將應(yīng)變電橋的失衡信號(hào)轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一的電信號(hào)輸出（0-5 ，4-20mA或0-5V）。在絕壓壓力傳感器和變送器中，藍(lán)寶石薄片，與陶瓷基極玻璃焊料連接在一起，起到了彈性元件的作用，將被測(cè)壓力轉(zhuǎn)換為應(yīng)變片形變，從而達(dá)到壓力測(cè)量的目的。
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壓電式樣原理與應(yīng)用
壓電傳感器中主要使用的壓電材料包括有石英、酒石酸鉀鈉和磷酸二氫胺。其中石英（二氧化硅）是一種天然晶體，壓電效應(yīng)就是在這種晶體中發(fā)現(xiàn)的，在一定的溫度范圍之內(nèi)，壓電性質(zhì)一直存在，但溫度超過這個(gè)范圍之后，壓電性質(zhì)*消失（這個(gè)高溫就是所謂的“居里點(diǎn)”）。由于隨著應(yīng)力的變化電場(chǎng)變化微?。ㄒ簿驼f壓電系數(shù)比較低），所以石英逐
漸被其他的壓電晶體所替代。而酒石酸鉀鈉具有很大的壓電靈敏度和壓電系數(shù)，但是它只能在室溫和濕度比較低的環(huán)境下才能夠應(yīng)用。磷酸二氫胺屬于人造晶體，能夠承受高溫和相當(dāng)高的濕度，所以已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。
現(xiàn)在壓電效應(yīng)也應(yīng)用在多晶體上，比如現(xiàn)在的壓電陶瓷，包括鈦酸鋇壓電陶瓷、PZT 、鈮酸鹽系壓電陶瓷、鈮鎂酸鉛壓電陶瓷等等。
壓電效應(yīng)是壓電傳感器的主要工作原理，壓電傳感器不能用于靜態(tài)測(cè)量，因?yàn)榻?jīng)過外力作用后的電荷，只有在回路具有無限大的輸入阻抗時(shí)才得到保存。實(shí)際的情況不是這樣的，所以這決定了壓電傳感器只能夠測(cè)量動(dòng)態(tài)的應(yīng)力。
壓電傳感器主要應(yīng)用在加速度、壓力和力等的測(cè)量中。壓電式加速度傳感器是一種常用的加速度計(jì)。它具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕、使用壽命長等優(yōu)異的特點(diǎn)。壓電式加速度傳感器在飛機(jī)、汽車、船舶、橋梁和建筑的振動(dòng)和沖擊測(cè)量中已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，特別是航空和宇航領(lǐng)域中更有它的特殊地位。壓電式傳感器也可以用來測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部燃燒壓力的測(cè)量與真空度的測(cè)量。也可以用于軍事工業(yè)。它既可以用來測(cè)量大的壓力，也可以用來測(cè)量微小的壓力。
壓電式傳感器也廣泛應(yīng)用在生物醫(yī)學(xué)測(cè)量中，比如說心室導(dǎo)管式微音器就是由壓電傳感器制成的，因?yàn)闇y(cè)量動(dòng)態(tài)壓力是如此普遍，所以壓電傳感器的應(yīng)用就非常廣泛。
結(jié)構(gòu)
金屬電阻應(yīng)變片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)
如圖1 所示，是電阻應(yīng)變片的結(jié)構(gòu)示意圖，它由基體材料、金屬應(yīng)變絲或應(yīng)變箔、絕緣保護(hù)片和引出線等部分組成。根據(jù)不同的用途，電阻應(yīng)變片的阻值可以由設(shè)計(jì)者設(shè)計(jì)，但電
阻的取值范圍應(yīng)注意：阻值太小，所需的驅(qū)動(dòng)電流太大，同時(shí)應(yīng)變片的發(fā)熱致使本身的溫度過高，不同的環(huán)境中使用，使應(yīng)變片的阻值變化太大，輸出零點(diǎn)漂移明顯，調(diào)零電路過于復(fù)雜。而電阻太大，阻抗太高，抗外界的電磁干擾能力較差。一般均為幾十歐至幾十千歐左右。
原則
現(xiàn)代傳感器在原理與結(jié)構(gòu)上千差萬別，如何根據(jù)具體的測(cè)量目的、測(cè)量對(duì)象以及測(cè)量環(huán)境合理地選用傳感器，是在進(jìn)行某個(gè)量的測(cè)量時(shí)首先要解決的問題。當(dāng)傳感器確定之后，與之相配套的測(cè)量方法和測(cè)量設(shè)備也就可以確定了。測(cè)量結(jié)果的成敗，在很大程度上取決于傳感器的選用是否合理。
1、根據(jù)測(cè)量對(duì)象與測(cè)量環(huán)境確定傳感器的類型
要進(jìn)行—個(gè)具體的測(cè)量工作，首先要考慮采用何種原理的傳感器，這需要分析多方面的因素之后才能確定。因?yàn)椋词故菧y(cè)量同一物理量，也有多種原理的傳感器可供選用，哪一種原理的傳感器更為合適，則需要根據(jù)被測(cè)量的特點(diǎn)和傳感器的使用條件考慮以下一些具體問題：量程的大?。槐粶y(cè)位置對(duì)傳感器體積的要求；測(cè)量方式為接觸式還是非接觸式；信號(hào)的引出方法，有線或是非接觸測(cè)量；傳感器的來源，國產(chǎn)還是進(jìn)口，價(jià)格能否承受，還是自行研制。
在考慮上述問題之后就能確定選用何種類型的傳感器，然后再考慮傳感器的具體性能指標(biāo)。
2、靈敏度的選擇
通常，在傳感器的線性范圍內(nèi)，希望傳感器的靈敏度越高越好。因?yàn)橹挥徐`敏度高時(shí)，與被測(cè)量變化對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)的值才比較大，有利于信號(hào)處理。但要注意的是，傳感器的靈敏度高，與被測(cè)量無關(guān)的外界噪聲也容易混入，也會(huì)被放大系統(tǒng)放大，影響測(cè)量精度。因此，要求傳感器本身應(yīng)具有較高的信噪比，盡量減少從外界引入的廠擾信號(hào)。
傳感器的靈敏度是有方向性的。當(dāng)被測(cè)量是單向量，而且對(duì)其方向性要求較高，則應(yīng)選擇其它方向靈敏度小的傳感器；如果被測(cè)量是多維向量，則要求傳感器的交叉靈敏度越小越好。
3、頻率響應(yīng)特性
傳感器的頻率響應(yīng)特性決定了被測(cè)量的頻率范圍，必須在允許頻率范圍內(nèi)保持不失真的測(cè)量條件，實(shí)際上傳感器的響應(yīng)總有—定延遲，希望延遲時(shí)間越短越好。
傳感器的頻率響應(yīng)高，可測(cè)的信號(hào)頻率范圍就寬，而由于受到結(jié)構(gòu)特性的影響，機(jī)械系統(tǒng)的慣性較大，因有頻率低的傳感器可測(cè)信號(hào)的頻率較低。
在動(dòng)態(tài)測(cè)量中，應(yīng)根據(jù)信號(hào)的特點(diǎn)(穩(wěn)態(tài)、瞬態(tài)、隨機(jī)等)響應(yīng)特性，以免產(chǎn)生過火的誤差。
4、線性范圍
傳感器的線形范圍是指輸出與輸入成正比的范圍。以理論上講，在此范圍內(nèi)，靈敏度保持定值。傳感器的線性范圍越寬，則其量程越大，并且能保證一定的測(cè)量精度。在選擇傳感器時(shí)，當(dāng)傳感器的種類確定以后首先要看其量程是否滿足要求。
但實(shí)際上，任何傳感器都不能保證的線性，其線性度也是相對(duì)的。當(dāng)所要求測(cè)量精度比較低時(shí)，在一定的范圍內(nèi)，可將非線性誤差較小的傳感器近似看作線性的，這會(huì)給測(cè)量帶來極大的方便。
5、穩(wěn)定性
傳感器使用一段時(shí)間后，其性能保持不變化的能力稱為穩(wěn)定性。影響傳感器長期穩(wěn)定性的因素除傳感器本身結(jié)構(gòu)外，主要是傳感器的使用環(huán)境。因此，要使傳感器具有良好的穩(wěn)定性，傳感器必須要有較強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)能力。
在選擇傳感器之前，應(yīng)對(duì)其使用環(huán)境進(jìn)行調(diào)查，并根據(jù)具體的使用環(huán)境選擇合適的傳感器，或采取適當(dāng)?shù)拇胧瑴p小環(huán)境的影響。
傳感器的穩(wěn)定性有定量指標(biāo)，在超過使用期后，在使用前應(yīng)重新進(jìn)行標(biāo)定，以確定傳感器的性能是否發(fā)生變化。
在某些要求傳感器能長期使用而又不能輕易更換或標(biāo)定的場(chǎng)合，所選用的傳感器穩(wěn)定性要求更嚴(yán)格，要能夠經(jīng)受住長時(shí)間的考驗(yàn)。
6、精度
精度是傳感器的一個(gè)重要的性能指標(biāo)，它是關(guān)系到整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量精度的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。傳感器的精度越高，其價(jià)格越昂貴，因此，傳感器的精度只要滿足整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)的精度要求就可以，不必選得過高。這樣就可以在滿足同一測(cè)量目的的諸多傳感器中選擇比較便宜和簡單的傳感器。
如果測(cè)量目的是定性分析的，選用重復(fù)精度高的傳感器即可，不宜選用量值精度高的；如果是為了定量分析，必須獲得的測(cè)量值，就需選用精度等級(jí)能滿足要求的傳感器。
對(duì)某些特殊使用場(chǎng)合，無法選到合適的傳感器，則需自行設(shè)計(jì)制造傳感器。自制傳感器的性能應(yīng)滿足使用要求
KZ-YLF壓力傳感器
KZ-YLF系列常規(guī)型擴(kuò)散硅壓力傳感器選用進(jìn)口高精度、高穩(wěn)定硅壓力敏感充油芯體，通過高可靠性的放大電路，將被測(cè)介質(zhì)的表壓或絕壓轉(zhuǎn)換成4~20mADC、1~5VDC或0.5~4.5VDC等標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)。高質(zhì)量的傳感器、的封裝技術(shù)以及完善的裝配工藝確保了該產(chǎn)品的高質(zhì)量和優(yōu)異性能。該壓力傳感器有多種接口形式和多種引線方式，能夠zui大限度地滿足使用要求，特別適用于各種設(shè)備配套使用 。
壓電式壓力傳感器
壓電式壓力傳感器原理基于壓電效應(yīng)。壓電效應(yīng)是某些電介質(zhì)在沿一定方向上受到外力的作用而變形時(shí)，其內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生極化現(xiàn)象，同時(shí)在它的兩個(gè)相對(duì)表面上出現(xiàn)正負(fù)相反的電荷。當(dāng)外力去掉后，它又會(huì)恢復(fù)到不帶電的狀態(tài)，這種現(xiàn)象稱為正壓電效應(yīng)。當(dāng)作用力的方向改變時(shí)，電荷的極性也隨之改變。相反，當(dāng)在電介質(zhì)的極化方向上施加電場(chǎng)，這些電介質(zhì)也會(huì)發(fā)生變形，電場(chǎng)去掉后，電介質(zhì)的變形隨之消失，這種現(xiàn)象稱為逆壓電效應(yīng)。壓電式壓力傳感器的種類和型號(hào)繁多，按彈性敏感元件和受力機(jī)構(gòu)的形式可分為膜片式和活塞式兩類。膜片式主要由本體、膜片和壓電元件組成。壓電元件支撐于本體上，由膜片將被測(cè)壓力傳遞給壓電元件，再由壓電元件輸出與被測(cè)壓力成一定關(guān)系的電信號(hào)。這種傳感器的特點(diǎn)是體積小、動(dòng)態(tài)特性好、耐高溫等?，F(xiàn)代測(cè)量技術(shù)對(duì)傳感器的性能出越來越高的要求。
例如用壓力傳感器測(cè)量繪制內(nèi)燃機(jī)示功圖，在測(cè)量中不允許用水冷卻，并要求傳感器能耐高溫和體積小。壓電材料于研制這種壓力傳感器。石英是一種非常好的壓電材料，壓電效應(yīng)就是在它上面發(fā)現(xiàn)。目前比較有效的辦法是選擇適合高溫條件的石英晶體切割方法,例如XYδ（+20°～+30°）割型的石英晶體可耐350℃的高溫。而LiNbO3單晶的居里點(diǎn)高達(dá)1210℃，是制造高溫傳感器的理想壓電材料。
醫(yī)用壓力傳感器
適用范圍
用于對(duì)人體有創(chuàng)血壓如動(dòng)脈壓、中心靜脈壓、肺動(dòng)脈壓、左冠狀動(dòng)脈壓多種壓力進(jìn)行監(jiān)測(cè)，直接獲得血壓這一生理參數(shù)，為臨床對(duì)疾病的診斷、治療和預(yù)后估計(jì)提供客觀依據(jù)。
結(jié)構(gòu)規(guī)格
選用醫(yī)用級(jí)聚碳酸脂、聚氯乙烯作為傳感器主體及測(cè)壓連接管的材料。
包裝規(guī)格為CH-DPT-248、CH-DPT-248Ⅱ、CH-DPT-248Ⅲ。
安裝程序
1） 連接壓力傳感器系統(tǒng)前打開監(jiān)護(hù)儀。
2） 采用消毒措施打開包裝，確認(rèn)所有的接口安全密封以及三通閥等輔件工作狀態(tài)良好。
注意：連接接頭時(shí)，不要擰得太緊。
3） 旋塞閥的所有通口都應(yīng)蓋有孔的保護(hù)帽，直到傳感器系統(tǒng)內(nèi)注滿肝素生理鹽水溶液和排盡氣泡后，才更換成無孔的保護(hù)帽。
4） 把壓力傳感器連接到監(jiān)護(hù)儀上，按照監(jiān)護(hù)儀說明把監(jiān)護(hù)儀調(diào)零。
注意：a）如無法調(diào)零，請(qǐng)更換傳感器重新調(diào)零；如果調(diào)零不成功，請(qǐng)檢查電纜連線、監(jiān)護(hù)儀等是否正常。b）在安裝DPT-248Ⅱ、CH-DPT-248Ⅲ傳感器時(shí)，要用顏色編碼來鑒別血壓類型：紅色---動(dòng)脈壓；藍(lán)色---中心靜脈壓；黃色---肺動(dòng)脈壓；綠色---左冠狀動(dòng)脈壓；白色---其他。
5） 用肝素生理鹽水沖洗管路，并排盡管路中的空氣。
注意：管路不得有氣泡殘留。
6） 待所有管路中填充肝素生理鹽水后，將傳感器系統(tǒng)連接到人體。
藥液填充
1） 遵照醫(yī)師說明，在一個(gè)密閉的輸液袋中準(zhǔn)備肝素生理鹽水
（通常是0.9%的生理鹽水加一定體積的水成肝磷脂）。
2） 打開已消毒好的傳感器包，核實(shí)所有的接頭均是安全的且所有的三通閥旋紐均是在所期望的位置。
3） 將輸液器插頭插入輸液袋中，打開流量調(diào)節(jié)器（滾動(dòng)止流夾），輕輕擠壓輸液袋，同時(shí)擠壓傳感器沖洗閥，直到將所有空氣都排出輸液器及所有管路。
4） 關(guān)閉流量調(diào)節(jié)器（滾動(dòng)止流夾），將輸液器放入壓力護(hù)套中并懸掛在距離病人約2英尺高的掛桿上。
注意：此時(shí)不要給輸液袋加壓。
5） 仔細(xì)檢查系統(tǒng)中所有充入液體的部分，確認(rèn)所有的氣泡均已被排出。
6） 將輸液袋加壓到300mmHg，如果仍有氣泡殘留在系統(tǒng)中，擠壓沖洗閥除去系統(tǒng)中所有的空氣。
7） 將系統(tǒng)中三通閥的所有未使用的通道上的保護(hù)帽全部換成無孔保護(hù)帽。
8） 將傳感器系統(tǒng)連接到病人身上，再次沖洗系統(tǒng)以便除去管路中的血液。
為避免沖洗時(shí)氣泡或管路中的血液凝血回到患者，要確保管路中沖入液體并且允許少量血液通過導(dǎo)管回流的現(xiàn)象。
調(diào)零校準(zhǔn)
1） 建議將壓力傳感器及其三通閥置于腋中線水平，這個(gè)三通是用來通氣和傳感器調(diào)零的。
2） 核準(zhǔn)三通閥上的保護(hù)帽為有孔的，將傳感器與監(jiān)護(hù)儀連接起來，并按照監(jiān)護(hù)儀說明，將傳感器在大氣條件下調(diào)零。
3） 監(jiān)護(hù)儀調(diào)零后，關(guān)閉三通閥與空氣連通口，并蓋上無孔保護(hù)帽。 4） 用方波檢測(cè)系統(tǒng)的動(dòng)力反應(yīng)。動(dòng)力反應(yīng)測(cè)試應(yīng)在沖洗管路、排盡氣泡并與患者相連接調(diào)零和校準(zhǔn)等一系列操作后實(shí)施。
注意：系統(tǒng)需要大約一分鐘的平衡過程，然后施行小滴量檢查沖洗閥是否良好，用肉眼觀察是否有泄露。安裝30分鐘后要定期檢查，確保輸液袋壓力正常、流量正常并無泄露。因任何小的泄露可能導(dǎo)致監(jiān)護(hù)儀讀數(shù)錯(cuò)誤。
5）系統(tǒng)調(diào)零校準(zhǔn)正常后，按需要進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。
使用禁忌
對(duì)已知出血性疾病者應(yīng)特別注意。
連續(xù)使用不得超過7天。
空氣壓力傳感器
空氣壓力傳感器是一種有用的紅外線傳感器，它可以用來探測(cè)入侵者。實(shí)際上這個(gè)項(xiàng)目是一個(gè)很好的用空氣壓力變化引起警報(bào)的實(shí)例。把一個(gè)敏感的壓力傳感器連接到一根較長的外徑為l/4in、內(nèi)徑為5/16in的聚乙烯管上，把這根聚乙烯管埋在淺地層，探測(cè)越過這根管子的人或者是車輛。這個(gè)空氣壓力計(jì)有兩個(gè)輸入端口，其中一個(gè)端口作為參考端口，而第二個(gè)端口埋在地下，根據(jù)埋在地下的聚乙烯管的長度來檢測(cè)氣體壓力的變化。這個(gè)傳感器也可以用來探測(cè)水的壓力并通過一個(gè)蜂鳴器發(fā)出警報(bào)。
空氣壓力傳感器的核心部分是MotorolaMPX2100DP差分壓力探測(cè)頭，見壓力探測(cè)頭圖，該壓力探測(cè)頭是硅壓阻型的，它輸出一個(gè)髙精度的線性電壓，該電壓與實(shí)際壓力成正比。這個(gè)壓力探測(cè)頭有兩個(gè)口，h處的壓力口和P2處的真空口。
正確安裝
通常高溫熔體損壞都是由于其安裝位置不恰當(dāng)而引起的，如果將傳感器強(qiáng)行安裝在過小的孔或形狀不規(guī)則的孔中，就有可能造成傳感器的震動(dòng)膜受到?jīng)_擊而損壞，選擇合適的工具加工安裝孔，有利于控制安裝孔的尺寸，另外，合適的安裝扭矩有利于形成良好的密封，但是如果安裝扭矩過高就容易引起高溫熔體壓力傳感器的滑脫，為防止這種現(xiàn)象發(fā)生，通常在傳感器安裝之前在其螺紋部分上涂抹防脫化合物。
1. 壓力傳感器正確安裝方法：
(1) 通過適當(dāng)?shù)膬x表， 在普通大氣壓和標(biāo)準(zhǔn)溫度條件下，核實(shí)壓力傳感器的頻率反應(yīng)值。
(2) 核實(shí)壓力傳感器的編碼與相應(yīng)的頻率反應(yīng)信號(hào)的正確性。
2. 確定具體安裝位置
為了確定壓力傳感器的編號(hào)和具體安裝位置， 需按充氣網(wǎng)的各個(gè)充氣段來考慮。
(1) 壓力傳感器必須沿著線纜進(jìn)行安裝， 安裝在線纜接頭處。
(2) 每條線纜裝設(shè)壓力傳感器不少于4個(gè)， 靠近局的兩個(gè)壓力傳感器， 相距不應(yīng)大干200m。
(3) 每條線纜的始端和末端分別安裝1個(gè)。
(4) 每條線纜的分支點(diǎn)應(yīng)裝1個(gè)， 如果兩個(gè)分支點(diǎn)相距較近(小于100 m)，可只裝1個(gè)。
(5) 線纜敷設(shè)方式(架空、地下)改變處應(yīng)裝1個(gè)
(6) 對(duì)無分支的線纜， 因壘線的線纜程式一致， 壓力傳感器的安裝隔距不大干500m， 并使其總數(shù)不少于4個(gè)。
(7) 為了便于確定壓力傳感器故障點(diǎn)， 除在起點(diǎn)安裝壓力傳感器外，距起點(diǎn)150~200m處，還要另外安裝1個(gè)當(dāng)然在設(shè)計(jì)中， 一定要考慮經(jīng)濟(jì)與技術(shù)的因素， 在不需要安裝壓力傳感器的地方，則應(yīng)不必安裝。
檢查尺寸
如果安裝孔的尺寸不合適，高溫熔體壓力傳感器在安裝過程中，其螺紋部分就很容易受到磨損，這不僅會(huì)影響設(shè)備的密封性能，而且使傳感器不能充分發(fā)揮作用，甚至還可能產(chǎn)生安全隱患。只有合適的安裝孔才能夠避免螺紋的磨損(螺紋工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)1/2-20UNF2B)，通?？梢圆捎冒惭b孔測(cè)量儀對(duì)安裝孔進(jìn)行檢測(cè)，以做出適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。
故障與檢測(cè)
常見故障
壓力傳感器容易出現(xiàn)的故障主要有以下幾種：
*種是壓力上去，變送器輸也上不去。此種情況，先應(yīng)檢查壓力接口是否漏氣或者被堵住，如果確認(rèn)不是，檢查接線方式和檢查電源，如電源正常則進(jìn)行簡單加壓看輸出是否變化，或者察看傳感器零位是否有輸出，若無變化則傳感器已損壞，可能是儀表損壞或者整個(gè)系統(tǒng)的其他環(huán)節(jié)的問題；
第二種是加壓變送器輸出不變化，再加壓變送器輸出突然變化，泄壓變送器零位回不去，很有可能是壓力傳感器密封圈的問題。常見的是由于密封圈規(guī)格原因，傳感器擰緊之后密封圈被壓縮到傳感器引壓口里面堵塞傳感器，加壓時(shí)壓力介質(zhì)進(jìn)不去，但在壓力大時(shí)突然沖開密封圈，壓力傳感器受到壓力而變化。排除這種故障的*方法是將傳感器卸下，直接察看零位是否正常，若零位正?？筛鼡Q密封圈再試；
第三種是變送器輸出信號(hào)不穩(wěn)。這種故障有可能是壓力源的問題。壓力源本身是一個(gè)不穩(wěn)定的壓力，很有可能是儀表或壓力傳感器抗干擾能力不強(qiáng)、本身振動(dòng)很厲害和傳感器故障；第四種是變送器與指針式壓力表對(duì)照偏差大。出現(xiàn)偏差是正常的現(xiàn)象，確認(rèn)正常的偏差范圍即可；
zui后一種易出現(xiàn)的故障是微差壓變送器安裝位置對(duì)零位輸出的影響。微差壓變送器由于其測(cè)量范圍很小，變送器中傳感元件會(huì)影響到微差壓變送器的輸出。安裝時(shí)應(yīng)使變送器的壓力敏感件軸向垂直于重力方向，安裝固定后調(diào)整變送器零位到標(biāo)準(zhǔn)值。
零點(diǎn)漂移
造成壓力傳感器的零點(diǎn)漂移的主要有以下幾個(gè)原因：
1.應(yīng)變片膠層有氣泡或者有雜質(zhì)
2.應(yīng)變片本身性能不穩(wěn)定
3.電路中有虛焊點(diǎn)
4.彈性體的應(yīng)力釋放不*；此外還和磁場(chǎng),頻率,溫度等很多有關(guān)系。電漂或一些漂移都會(huì)存在，但我們可以通過一些方式縮小其范圍或修正。
零點(diǎn)熱漂移是影響壓力傳感器性能的重要指標(biāo)，受到廣泛重視。上認(rèn)為零點(diǎn)熱漂移僅取決于力敏電阻的不等性及其溫度非線性，其實(shí)零點(diǎn)熱漂移還與力敏電阻的反向漏電有關(guān)。在這點(diǎn)上，多晶硅可以吸除襯底中的重金屬雜質(zhì)，從而減小力敏電阻的反向漏電、改善零點(diǎn)熱漂移，提高傳感器的性能。
縮小電漂移和修正電漂移還有哪些方式呢？零點(diǎn)電漂移除了影響壓力傳感器的測(cè)量精度和降低靈敏度之外，還有哪些重要影響呢？
利用零點(diǎn)電漂移可以消除壓力傳感器的熱零點(diǎn)漂移，所謂零點(diǎn)漂移，是指當(dāng)放大器的輸入端短路時(shí)，在輸入端有不規(guī)律的、變化緩慢的電壓產(chǎn)生的現(xiàn)象。產(chǎn)生零點(diǎn)漂移的主要原因是溫度的變化對(duì)晶體管參數(shù)的影響以及電源電壓的波動(dòng)等，在多數(shù)放大器中，前級(jí)的零點(diǎn)漂移影響zui大，級(jí)數(shù)越多和放大倍數(shù)越大，則零點(diǎn)漂移越嚴(yán)重。
漂移的大小主要在于應(yīng)變材料的選用，材料的結(jié)構(gòu)或是組成決定其穩(wěn)定性或是熱敏性。
材料選好后的加工制成也很重要，工藝不同，會(huì)生產(chǎn)出不同效果的應(yīng)變值，關(guān)鍵也在于通過一些老化等調(diào)節(jié)后，電橋值的穩(wěn)定或程規(guī)律的變化。
漂移的調(diào)節(jié)手段很多，大都根據(jù)廠家的條件或生產(chǎn)需求所決定，大多數(shù)廠家對(duì)零點(diǎn)漂移都控制得很好。溫度調(diào)節(jié)可通過內(nèi)部溫度電阻和制熱零敏度電阻補(bǔ)償、老化等。
對(duì)于采用電路轉(zhuǎn)換的變壓器中，電路部份的漂移可用通過選用好的元器件和設(shè)計(jì)更合適的電路來補(bǔ)償。
應(yīng)變材料要選靈敏系數(shù)高、溫度變化小的材料。
故障檢測(cè)
檢查施工現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)的故障，絕大多數(shù)是由于壓力傳感器使用和安裝方法不當(dāng)引起的，歸納起來有幾個(gè)方面。
1、一次元件(孔板、遠(yuǎn)傳測(cè)量接頭等)堵塞或安裝形式不對(duì)，取壓點(diǎn)不合理。
2、引壓管泄漏或堵塞，充液管里有殘存氣體或充氣管里有殘存液體，變送器過程法蘭中存有沉積物，形成測(cè)量死區(qū)。
3、變送器接線不正確，電源電壓過高或過低，指示表頭與儀表接線端子連接處接觸不良。
4、沒有嚴(yán)格按照技術(shù)要求安裝，安裝方式和現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境不符合技術(shù)要求。

菲索AFRISO壓力傳感器