关于几种传感器压力的测量

关于压力的测量

压力的概念: 压力是垂直而均匀地作用在单位面积上的力。大小由受力面积和垂直作用力的大小两个因素决定。

一意义

传感器技术是现代科技的前沿技术，是现代信息技术的三大支柱之一，其水平高低是衡量一个国家科技发展水平的重要标志之一。传感器产业也是国内外公认的具有发展前途的高技术产业，它以其技术含量高、经济效益好、渗透能力强、市场前景广等特点为世人瞩目。

关于压力的测量的意义有很多,生活中无所不在，与生活息息相关。物体的测量，如平常买菜、买水果要用的电子称，测量汽车载物是否超重。气体的测量，工业生产中对锅炉气体的测量，气象局对大气的测量。以及生活中对气体的测量，如煤气罐气体测量，肺活量的测量。

二分类

压力的测量的物体可以分为三种，如固体、液体、气体。一些大米、蔬菜等的测量都可以用压力测量工具，我们平常提到的水压又是关于液体这类，天空中的大气压、和砖厂中的锅炉气压测量就属于气体这类。

压力传感器是工业实践、仪器仪表控制中最为常用的一种传感器，并广泛应用于各种工业自控环境，涉及水利水电、铁路交通、生产自控、航空航天、军工、石化、油井、电力、船舶、机床、管道等众多行业

三压力的测量及方法

测压力传感器的种类繁多，如电阻应变片压力传感器、半导体应变片压力传感器、压阻式压力传感器、电感式压力传感器、电容式压力传感器、霍尔压力传感器、压电式压力传感器等压力传感器测压力。

电阻应变片压力传感器

测量原理

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。金属导体的电阻值可用下式表示：R=ρ×L/S当金属丝受外力作用时，其长度和截面积都会发生变化，只要测出加在电阻的变化，即可获得应变金属丝的应变所受压力的大小。实例应用：电子称的核心部件是称重传感器。当受到外力作用，称重传感器把机械力转换为电信号，经放大器处理后，再经过信号转换器，显示器显示重量。

电容式压力传感器

测量原理

电容式压力传感器是一种利用电容敏感元件将被测压力转换成与之成一定关

系的电量输出的压力传感器。它一般采用圆形金属薄膜或镀金属薄膜作为电容器

的一个电极，当薄膜感受压力而变形时，薄膜与固定电极之间形成的电容量发生

变化，通过测量电路即可输出与电压成一定关系的电信号。

实例应用：电容传声器即麦克风，工作原理是受到声波的压力以振膜与后极板间

电容量的变化通过前置放大器变化转化为输出电压

电感式压力传感器

电感式传感器是利用电磁感应把被测的物理量如位移，压力，流量，振动

等转换成线圈的自感系数和互感系数的变化，再由电路转换为电压或电流的变化

量输出，实现非电量到电量的转换。从而达到需要测量的理想值。

1—上部 2—衔铁

3—线圈 4—变形部 5—下部

图三 图四

图三是差分变压器式力传感器。当力作用于传感器时，弹性元件产生变形，

从而导致衔铁相对线圈移动。线圈电感量的变化通过测量电路转换为输出电压，

其大小反映了受力的大小。

实例应用：压力测量器，当膜片受到压力时线圈的自感系数和互感系数改变，然

后转化为电压或电流的输出获得相关的数据，从而测出压力的大小。注：电路看

图四

电容式话筒：

金属膜片M 和固定电极 N 形成一

个电容器,M 在声波作用下振动,电容器

的电容作周期性变化，电阻R 两端的电

压也做相应的周期性变化。

图5.21 CPC型差压计

霍尔片式压力传感器

测压原理：利用霍尔片式传感器（根据半导体材料的霍尔效应的原理）实现压力

-位移-霍尔电势的转换。

霍尔片：是一种半导体或化合物半导体转换元件。霍尔效应：把一块霍尔元

件置于均匀磁场中，并使霍尔片与磁感应强度B 的方向垂直，在沿着霍尔片的

左右两个纵向端面上通入恒定的控制电流I ，则会在霍尔片的两个横向端面之间

形成电位差VH ，此电位差称为霍尔电势。

实例应用：霍尔式压力表属于电气式压力表。当弹簧片受到压力时,霍尔片发生

位移从而改变磁场形成电势差。再经过数据处理器处理，最后输出数据。

K ——霍尔式压力传感器输出系数

χ——自由端霍尔元件的位移量

结果与分析

在不同领域，不同的的场合，需要考虑传感器的方方面面，例如传感器的

厂家、大小尺寸、检测距离、检测范围、抗干扰能力等等，需要不同的传感器，

不同的电路去测量某一种状态 ，来达到需要的结果。

结论与建议

传感器在未来的发展会不断提高，精度也会不断提高，种类也会随着不断地

增加。因此在选择传感器的时候，需要慎重而且仔细，来达到自己的需求。

磁钢 霍尔片

弹簧片

Kx

V H