压力传感器有哪些常见类型

常见类型的压力传感器

1、压电式压力传感器

这类压力传感器主要是基于压电效应的原理。它主要采用一种压电材料，主要包括石英、酒石酸钾钠和磷酸二氢铵等。其中，石英是一种天然晶体，这种晶体中存在压电效应。在一定的温度范围内，压电性能始终存在，但超过这个温度范围，压电性能完全消失。

压电式压力传感器主要用于测量加速度、压力等。具有结构简单、体积小、寿命长等优点。在生活中，我们可以在飞机、轮船和桥梁建筑上使用它们。

2、压阻式压力传感器

该压力传感器是基于压阻效应实现的，可用于描述材料在机械应力作用下的电阻变化。与上述类别不同，压阻效应只产生阻抗变化而不产生电荷。大多数金属和半导体材料已被发现具有压阻效应。其中半导体材料中的压阻效应远远大于金属材料中的压阻效应。由于硅是集成电路的主要组成部分，因此硅压阻元件的应用就变得非常有意义。

3、电容式压力传感器

电容式压力传感器是一种利用电容作为传感器件，将被测压力转化为电容值变化的压力传感器。这类传感器一般采用圆形金属膜或镀金金属膜作为电极。当薄膜受到压力而变形时，薄膜与固定电极之间形成的电容发生变化，通过测量电路可输出与电压相关的电信号。电容式压力传感器属于极距变化式电容式传感器，可分为单电容式压力传感器和差电容式压力传感器。

4、蓝宝石压力传感器

其工作原理是利用应变电阻工作，利用硅蓝宝石作为半导体敏感元件，具有不可估量的计量特性。该传感器采用的电路可以保证电桥电路的稳定供电，将应变电桥的不平衡信号转化为统一的信号输出。蓝宝石压力传感器多用于医疗设备，主要包括医疗和环保方向的专业电子设备。当然，它也可以用在汽车电子、通讯等方面。

5、电磁压力传感器

主要包括感应压力传感器、霍尔压力传感器、涡流压力传感器等。

1. 归纳压力传感器

①感应式压力传感器是由于不同的磁性材料和磁导率所致。当压力作用在薄膜上时，气隙的大小发生变化，气隙的变化影响线圈电感的变化。处理电路可以将电感的变化转化为相应的信号输出，从而达到测量压力的目的。压力传感器根据磁路的变化可分为变磁阻和变渗透两种类型。电感式压力传感器的优点是灵敏度高，测量范围大;缺点是不能应用于高频动态环境。

②可变磁阻压力传感器的主要部件是铁芯和膜片。它们之间的气隙形成了磁路。有压力时，气隙大小发生变化，即磁阻发生变化。如果对铁芯线圈施加一定电压，电流会随着气隙的变化而变化，从而测量压力。

③在高磁通密度的情况下，铁磁材料的磁导率是不稳定的。在这种情况下，可采用可变磁导率压力传感器进行测量。可变磁导压力传感器采用可动磁元件代替铁芯。压力的变化引起磁元件的运动，使磁导率发生变化，从而得到压力值。

2. 大厅压力传感器

①霍尔压力传感器是基于某些半导体材料的霍尔效应。霍尔效应是指将固体导体置于磁场中，当电流通过时，导体中的载流子受洛伦兹力偏转到一侧，进而产生电压(霍尔电压)的现象。电压引起的电场力将平衡洛伦兹力。通过霍尔电压的极性，可以确认导体中的电流是由带负电荷的粒子(自由电子)运动引起的。

②在导体上施加垂直于电流方向的磁场，会使导体中的电子在洛伦兹力作用下聚集，从而产生一个电子聚集方向的电场。这个电场会使后续的电子受到电作用力，并平衡磁场引起的洛伦兹力，使后续的电子能够顺利通过而不产生偏差，称为霍尔效应。产生的内置电压称为霍尔电压。

③当磁场为交变磁场时，霍尔电动势也是相同频率的交变电动势。建立霍尔电动势的时间很短，因此响应频率高。理想的霍尔元件材料要求高的电阻率和载流子迁移率，以获得较大的霍尔电动势。常用的霍尔元件材料多为半导体，包括n型硅(Si)、锑化铟(InSb)、砷化铟(InAs)、锗(Ge)、砷化镓(GaAs)和多层半导体结构材料。n型硅具有良好的霍尔系数、温度稳定性和线性度，且砷化镓的温度漂移小，因此目前被广泛使用。

3.涡流压力传感器

基于涡流效应的压力传感器。涡流效应是由运动的磁场与金属导体的相交，或由运动的金属导体与磁场的垂直相交引起的。总之，它是由电磁感应效应引起的。这个动作产生了在导体中循环的电流。涡流特性使涡流检测具有零频率响应等特性，因此涡流压力传感器可用于静力检测。

6、振丝压力传感器

振丝压力传感器是一种频率敏感传感器。这种测频精度高，因为时间和频率是可以准确测量的物理参数，在频率信号的传输过程中可以忽略电缆电阻、电感、电容等因素的影响。同时，振丝压力传感器还具有较强的抗干扰能力，零漂移小，温度特性好，结构简单，分辨率高，性能稳定，数据传输、处理和存储方便，易于实现仪器的数字化。因此，振丝压力传感器也可以视为传感技术的发展方向之一。

振丝压力传感器的传感元件是张拉的钢弦，传感元件的固有频率与张拉力有关。绳子的长度是固定的，绳子振动频率的变化可以用来测量拉力，即输入是力信号，输出是频率信号。振丝压力传感器由上下两部分组成，下部分主要是传感元件的组合。上面的部件为铝壳，内含电子模块和端子座，放置在两个腔内，这样在接线时不会影响电子模块腔的密封。