冷热冲击试验箱传感器的元老---压力传感器

冷热冲击试验箱技术规格书：

传感器技术是当代科学技术发展的一个重要标志。其种类也非常多，从1883年第One台传感器被发明，到如今，传感器的种类已是成千上万。在众多的传感器中，压力传感器是工业实践中最为常用的一种传感器。

01压力传感器简介

信息社会里，人们为了促进社会生产力的向前发展，需要用传感器来检测许多非电量信息，如压力、流量等等。从气压计等简单的指示测量到航空航天等特殊条件和环境下的高可靠、高精度压力监测控制，其关键部件的压力传感器起决定性作用。

压力传感器(Pressure Transducer)通常由压力敏感元件和信号处理单元组成，是能感受压力信号，并能按照一定的规律将压力信号转换成可用的输出的电信号的器件或装置。

传统的压力传感器以机械结构型的器件为主，以弹性元件的形变指示压力，但这种结构尺寸大、质量重，不能提供电学输出，所以被最常应用在工业领域中。随着半导体技术的发展，半导体压力传感器也应运而生，其特点是体积小、质量轻、准确度高、温度特性好。特别是随着MEMS技术的发展，半导体传感器向着微型化发展，而且其功耗小、可靠性高。

随着科技的发展对压力传感器的要求一直在变化，压力传感器也不断的在顺势更迭，当今世界各国压力传感器的研究领域十分广泛，几乎渗透到了各行各业，它的应用前景非常的广泛。

02压力传感器的种类以及原理

压力传感器的种类很多，根据不同的分类标准可以分成不同种类。本文介绍一下最为常见的五种压力传感器：
1、压阻式力传感器

电阻应变片是压阻式应变传感器的主要组成部分之一。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。
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。若给电桥加一个恒定电流或电压电源，电桥将输出与压力对应的电压信号，这样传感器的电阻变化通过电桥转换成压力信号输出。电桥检测出电阻值的变化，经过放大后，再经过电压电流的转换，变换成相应的电流信号，该电流信号通过非线性校正环路的补偿，即产生了与输入电压成线性对应关系的输出信号。

2、陶瓷压力传感器

陶瓷压力传感器基于压阻效应，压力直接作用在陶瓷膜片的前表面，使膜片产生微小的形变，厚膜电阻印刷在陶瓷膜片的背面，连接成一个惠斯通电桥，由于压敏电阻的压阻效应，使电桥产生一个与压力成正比的高度线性、与激励电压,也成正比的电压信号，标准的信号根据压力量程的不同标定为2.0/3.0/3.3mV/v ,等，可以和应变式传感器相兼容。
3、扩散硅压力传感器

扩散硅压力变送器是把带隔离的硅压阻式压力敏感元件封装于不锈钢壳体内制作而成。它能将感受到的液体或气体压力转换成标准的电信号对外输出。

扩散硅压力传感器工作原理也是基于压阻效应，利用压阻效应原理，被测介质的压力直接作用于传感器的膜片上(不锈钢或陶瓷)，使膜片产生与介质压力成正比的微位移，使传感器的电阻值发生变化，利用电子线路检测这一变化，并转换输出一个对应于这一压力的标准测量信号。广泛应用于供/排水、热力、石油、化工、冶金等工业过程现场测量和控制。
4、蓝宝石压力传感器

利用应变电阻式工作原理，采用硅-蓝宝石作为半导体敏感元件，具有无与伦比的计量特性。因此，利用硅-蓝宝石制造的半导体敏感元件，对温度变化不敏感，即使在高温条件下，也有着很好的工作特性;蓝宝石的抗辐射特性极强;另外，硅-蓝宝石半导体敏感元件，无p-n漂移。
5、压电式压力传感器

它的敏感元件是用压电材料制作而成的。压电效应是压电传感器的主要工作原理，那么何为压电效应呢？压电效应分为正压电效应和逆压电效应。正压电效应解释为：某些电介质在沿一定方向上受到外力的作用而变形时，其内部会产生极化现象，同时在它的两个相对表面上出现正负相反的电荷。当外力去掉后，它又会恢复到不带电的状态。逆压电效应解释为：当作用力的方向改变时，电荷的极性也随之改变。相反，当在电介质的极化方向上施加电场，这些电介质也会发生变形，电场去掉后，电介质的变形随之消失。

压电压力传感器就是当压电材料受到外力作用时表面形成电荷，电荷通过电荷放大器、测量电路的放大以及变换阻抗之后，就会被转换为与受外力正比关系的电量输出。从中可以知道必须外力作用下，压电压力传感器才能工作，所以它也只能应用在动态测量中。

03压力传感器的产业链构成

传感器创业链大致可分为研究与开发→设计→制造→封装→测试→应用等环节。压力传感器的上游原材料主要有敏感元件、转换元件等电子元件，其下游主要是电子通信、航空、汽车、自控生产、家电等领域。

总  结

压力传感器作为传感器中的元老，有着非常广泛的应用市场和相对完善的技术经验积累。压力传感器只是传感器中的一种，随着万物互联的不断构建，整个传感器行业在未来的应用场景都有着非常大的想象空间。