压阻式压力传感器
压阻式传感器
4.兵器上的应用
由于固有频率高，动态响应快，体积小等特点，压阻式压力传感器适合测量 枪炮膛内的压力。测量时，传感器安装在枪炮的身管上或装在药筒底部。另 外，压阻式传感器也用来测试武器发射时产生的冲击波。
此外，在石油工业中，硅压阻式压力传感器用来测量油井压力，以便分析油 层情况。压阻式加速度计作为随钻测向测位系统的敏感元件，用于石油勘探 和开发。在机械工业中，可用来测量冷冻机、空调机、空气压缩机、燃气涡 轮发动机等气流流速，监测机器的工作状态。在邮电系统中，用作地面和地 下密封电缆故障点的检测和确定，比机械式传感器精确和节省费用。在航运 上，测量水的流速，以及测量输水管道，天然气管道内的流速等。
利用这种效应制成的电阻称为固态压敏电阻，也叫力 敏电阻。用压敏电阻制成的器件有两类：一种是利用半导 体材料制成黏贴式的应变片；另一种是在半导体的基片上 用集成电路的工艺制成扩散型压敏电阻，用它作传感器元 件制成的传感器，称为固态压阻式传感器，也叫扩散型压 阻式传感器。
2. 体型半导体电阻应变片
这种半导体应变片是将单晶硅锭切片、研磨、腐蚀压焊引线， 最后粘贴在锌酚醛树脂或聚酰亚胺的衬底上制成的。体型半导体 应变片可分为6种。
3. 扩散型压阻式压力传感器
在弹性变形限度内，硅的压阻效应是可逆的，即在应力作用下硅 的电阻发生变化，而当应力除去时，硅的电阻又恢复到原来的数值。 硅的压阻效应因晶体的取向不同而不同，即对不同的晶轴方向其压阻 系数不同。虽然半导体压敏电阻的灵敏系数比金属高很多，但是有时 还是不够。因此为了进一步增大灵敏度，压敏电阻常常扩散（安装） 薄的硅膜上，让硅膜起一个放大作用。
电桥输出电压与ΔR成正比，环境温度的变化对其没有影响。
2.3 半导体应变片的优缺点
半导体应变片最突出的优点是灵敏度高，这为它的应用提供 了有利条件。另外，由于机械滞后小、横向效应小以及它本身体 积小等特点，扩大了半导体应变片的使用范围。
压力传感器知识点总结
压力传感器知识点总结一、压力传感器的概念及分类压力传感器是一种能够将物体外部施加的压力转变成电信号输出的装置。
它可以将压力大小转化为电信号输出，通常用于测量液体、气体或固体的压力。
根据测量原理和测量对象的不同，压力传感器可以分为多种类型，常见的有压阻式压力传感器、压力变送器、电容式压力传感器和压电式压力传感器等。
1. 压阻式压力传感器压阻式压力传感器是利用压阻效应来测量被测压力的装置。
当被测压力作用在敏感元件上时，敏感元件发生形变，从而改变了电阻值。
通过检测电阻值的变化，就可以得到被测压力的大小。
压阻式压力传感器的优点是价格低廉，输出信号稳定，但灵敏度较低，精度一般较低。
2. 压力变送器压力变送器也是一种常见的压力传感器，它一般由感压元件和信号处理电路组成。
感压元件将被测压力转化为位移，再由信号处理电路将位移信号转化为电信号输出。
压力变送器具有输出信号稳定、精度高、灵敏度高等优点，广泛应用于工业自动化领域。
3. 电容式压力传感器电容式压力传感器是利用被测压力作用下的电容值变化来测量压力大小的装置。
当被测压力作用在感应体上时，感应体发生形变，从而改变了电容值。
通过检测电容值的变化，就可以得到被测压力的大小。
电容式压力传感器具有灵敏度高、精度高的特点，但价格较高。
4. 压电式压力传感器压电式压力传感器是利用压电效应来测量被测压力的装置。
当被测压力作用在压电晶体上时，压电晶体产生电荷，从而产生电压信号输出。
压电式压力传感器具有输出稳定、精度高、频率响应快的优点，但价格较高。
二、压力传感器的工作原理1. 压阻式压力传感器的工作原理压阻式压力传感器是利用压阻效应来测量被测压力的装置。
当被测压力作用在敏感元件上时，敏感元件发生形变，从而改变了电阻值。
通过检测电阻值的变化，就可以得到被测压力的大小。
2. 压力变送器的工作原理压力变送器一般由感压元件和信号处理电路组成。
感压元件将被测压力转化为位移，再由信号处理电路将位移信号转化为电信号输出。
压阻式压力传感器
掩膜版
步骤四：标准淡硼预扩散或离子注入，在经过标准再分布或退火 形成方块电阻率在80-250W可控的压阻，结深1-3微米。
• 恒定表面源扩散：在整个扩散过程中，硅片表面的杂质浓度 始终不变。
• 有限表面源扩散：扩散之前在硅片表面先淀积一层杂质，在 整个扩散过程中以这层杂质作为扩散的杂质源，不再有新源 补充。
1 硅片的清洗处理
2涂胶：涂胶的目的是在硅片表面形成厚度均匀、附着性强、并且没有缺陷的光刻胶薄膜。
3 前烘：经过甩胶之后的光刻胶虽然液态的光刻胶已经成为固态的薄膜，但含有10%~ 30%的溶剂，容易沾染灰尘。通过在较高温度下进行烘焙，使溶剂从光刻胶中挥发出来。 4 对准与曝光：曝光的光源为紫外光的汞灯，形成平行光束垂直照射到硅片上。受到光照 的光刻胶发生光化学反应，其内部分子结构发生变化。 5 显影：把曝光后的基片放在显影液里，将应除去的光刻胶膜溶除干净，以获得所需要 光刻胶的图形。
2）湿氧氧化：氧气通过盛有950C高纯去离子水的石英瓶后携带水汽到硅片 表面发生氧化反应： Si+O2SiO2 Si+2H2OSiO2+2H2 优点：生长速率较快；缺点：与光刻胶粘附性不好。
（3）氢氧合成氧化：在常压下分别是将纯H2 和纯氧直接通入石英管内，使之在一定温度燃 烧生成水，水在高温下氧化后与硅反应生成 SiO2，生长速度比湿氧快，膜质量好、纯度高。
• 两步扩散：实际生产中的扩散温度一般为900~1200℃，在
这样的温度范围内，常用杂质，如硼、砷等在硅中的固溶度
随温度变化不大，因而采用恒定表面源扩散很难得到低表面
浓度的杂质分布形式。实际生产中将扩散过程分为两步完成。
其中第一步称为预扩散或者预淀积，第二步称为主扩散或再
压阻式压力传感器工作原理
压阻式压力传感器工作原理
压阻式压力传感器工作原理是基于电阻的变化原理。
传感器内部含有一个薄膜，该薄膜上涂有导电层，形成一个电阻。
当传感器受到外部压力作用时，薄膜会发生微小的弯曲，导致导电层上电阻的改变。
具体来说，当外部压力增加时，薄膜的弯曲程度会增大，导致电阻的值随之增加。
而当外部压力减小时，薄膜会恢复原状，导致电阻的值随之减小。
这种电阻和压力之间的关系可以通过压力传感器的电路进行测量和转换。
一般情况下，压阻式压力传感器会和一个电桥电路结合使用。
电桥电路由四个电阻组成，其中一个电阻为压阻传感器的电阻，另外三个为已知电阻。
当系统施加一个恒定的电压到电桥上时，电桥会输出一个电压信号，该信号的大小与压阻传感器的电阻值相关。
通过测量和分析电桥的输出信号，就可以得到与外部压力关联的电阻值。
进一步，可以经过校准和转换，将电阻值转换为实际的压力数值。
总的来说，压阻式压力传感器通过测量导电层电阻的变化，实现对外部压力的检测和测量。
这种传感器具有结构简单、成本低廉、响应速度快等优点，广泛应用于各种工业领域和仪器设备中。
压力传感器工作原理
压力传感器工作原理压力传感器是一种能够将压力信号转换为电信号输出的传感器，它在工业控制、汽车制造、医疗设备等领域都有着广泛的应用。
压力传感器的工作原理是通过感受外部压力的作用，产生相应的变化，并将这种变化转化为电信号输出。
下面将详细介绍压力传感器的工作原理。
1. 压力传感器的类型压力传感器根据其工作原理和测量范围的不同，可以分为多种类型，包括压阻式压力传感器、压电式压力传感器、电容式压力传感器、共振式压力传感器等。
每种类型的压力传感器都有其特定的工作原理，但其基本原理都是通过感受外部压力的作用，产生相应的变化，并将这种变化转化为电信号输出。
2. 压阻式压力传感器的工作原理压阻式压力传感器是一种通过测量电阻值变化来感知压力的传感器。
其工作原理是利用一些特殊材料的电阻随着受力的不同而发生变化。
当外部压力作用在传感器上时，传感器内部的电阻值会发生相应的变化，这种变化会被转化为电信号输出。
通常压阻式压力传感器的灵敏度较高，能够测量较小范围内的压力变化。
3. 压电式压力传感器的工作原理压电式压力传感器是一种利用压电效应来感知压力的传感器。
其工作原理是利用压电材料在受到外部压力作用时会产生电荷的变化。
当外部压力作用在传感器上时，压电材料会产生相应的电荷变化，这种变化会被转化为电信号输出。
压电式压力传感器具有较高的频率响应特性，能够测量动态压力变化。
4. 电容式压力传感器的工作原理电容式压力传感器是一种利用电容变化来感知压力的传感器。
其工作原理是利用外部压力作用在传感器上时，导致传感器内部电容值发生变化。
这种电容值的变化会被转化为电信号输出。
电容式压力传感器具有较高的精度和稳定性，能够测量较大范围内的压力变化。
5. 共振式压力传感器的工作原理共振式压力传感器是一种利用共振频率的变化来感知压力的传感器。
其工作原理是利用外部压力作用在传感器上时，导致传感器内部的共振频率发生变化。
这种共振频率的变化会被转化为电信号输出。
压阻式压力传感器
压阻式压力传感器1. 引言压阻式压力传感器是一种用于测量压力的传感器。
该传感器的工作原理是通过应变电阻的变化来检测受力物体的压力。
它广泛应用于工业控制、汽车制造等许多领域。
本文将介绍压阻式压力传感器的工作原理、特点以及应用。
2. 工作原理压阻式压力传感器的工作原理基于应变电阻效应。
当传感器受到压力作用时，传感器内的金属薄片或薄膜会发生形变，导致金属材料的电阻值发生变化。
通过测量电阻值的变化，我们可以得知受力物体的压力大小。
通常，压阻式压力传感器由两个电极之间夹着一层薄膜或薄片构成。
当压力作用在传感器上时，薄膜或薄片会发生拉伸或压缩，从而改变电流的通道，使电阻值发生变化。
这种变化可以被测量电路检测到并转换为相应的电压或电流信号。
3. 特点压阻式压力传感器具有以下特点：•灵敏度高：由于应变电阻效应是线性的，压阻式压力传感器在测量范围内具有较高的灵敏度。
•稳定性好：传感器内部的金属材料通常经过特殊处理，以增加其稳定性和可靠性。
•宽测量范围：压阻式压力传感器可以适应广泛的测量范围，从几千帕到几百兆帕不等。
•耐用性强：传感器通常采用金属或陶瓷材料制成，具有较好的耐用性。
4. 应用压阻式压力传感器在许多领域有广泛的应用，包括但不限于以下几个方面：4.1 工业控制压阻式压力传感器可用于测量流体压力，如液体或气体。
在工业控制中，压力传感器常被用于监测管道或容器中的压力变化，以确保系统正常运行。
4.2 汽车制造压阻式压力传感器在汽车制造中起着重要作用。
它们可用于测量发动机燃油压力、轮胎气压等数据，以确保汽车的安全性和性能。
4.3 医疗设备压阻式压力传感器在医疗设备中也有应用。
例如，它们可用于测量患者的血压、呼吸气道压力等数据，以协助医生进行诊断和治疗。
4.4 环境监测压阻式压力传感器可用于环境监测，如大气压力、海洋水深等数据的测量。
这些数据对于气象研究、海洋科学等领域非常重要。
5. 总结压阻式压力传感器是一种用于测量压力的重要传感器。
压力传感器的原理
压力传感器的原理压力传感器是一种能够将压力信号转换为电信号输出的传感器，广泛应用于工业自动化控制、汽车电子、医疗设备等领域。
它的原理是利用一定的物理效应，将受力的变化转换为电信号输出，从而实现对压力的测量和控制。
压力传感器的原理主要包括以下几个方面：1. 压阻式原理。
压阻式压力传感器是利用压阻效应来实现对压力的测量。
当外力作用于传感器的敏感元件上时，敏感元件会发生形变，从而改变其电阻值。
通过测量电阻值的变化，就可以得到压力的大小。
这种原理的传感器简单、成本低，但精度较低，易受温度影响。
2. 容性原理。
容性压力传感器利用压力作用于传感器时，会改变传感器内部电容值的特性。
通过测量电容值的变化，就可以得到压力的大小。
这种原理的传感器具有较高的灵敏度和稳定性，但制造工艺复杂，成本较高。
3. 压电原理。
压电压力传感器是利用压电效应来实现对压力的测量。
当外力作用于传感器的压电晶体上时，会产生电荷的分布变化，从而产生电压信号输出。
通过测量电压信号的变化，就可以得到压力的大小。
这种原理的传感器具有高灵敏度、高稳定性和高精度，但制造工艺复杂，成本较高。
4. 光纤原理。
光纤压力传感器是利用光纤的光学原理来实现对压力的测量。
当外力作用于传感器上时，会改变光纤的折射率，从而改变光信号的传输特性。
通过测量光信号的变化，就可以得到压力的大小。
这种原理的传感器具有抗干扰性强、可靠性高的优点，但制造工艺复杂，成本较高。
总结：压力传感器的原理多种多样，每种原理都有其适用的场景和特点。
在实际应用中，需要根据具体的测量要求和环境条件选择合适的压力传感器。
随着科技的不断发展，压力传感器的原理和性能也在不断提升，为各行各业的应用提供了更加可靠和精准的压力测量解决方案。
总结压阻式压力传感器的一般检测方法
总结压阻式压力传感器的一般检测方法压阻式压力传感器是一种常用的测量压力的传感器，其原理是基于材料的压阻效应。
为了确保传感器的准确性和稳定性，需要进行一般的检测方法。
以下是总结的一般检测方法：1. 外观检查：首先，对压力传感器进行外观检查，包括检查传感器外壳是否完整、有无损坏，是否有明显的划痕或变形等。
确保传感器外观正常可靠。
2. 线路连接检查：检查传感器的电气连接，包括检查传感器与接收器之间的线路连接是否正确牢固，检查所有电连接器是否无松动或断裂。
确保传感器与电路之间的连接良好。
3. 零点检测：通过此检测方法，测量压力传感器在无压力状态下的输出信号。
将传感器暴露在零压条件下，记录输出信号。
正常情况下，压力传感器在无力作用时应输出稳定的零信号。
4. 线性度检测：线性度是指压力传感器输出与输入压力之间的直线关系。
可通过在一定范围内施加等间隔的压力，记录传感器的输出信号。
然后，根据斜率和截距计算其线性关系。
理想情况下，传感器应该有良好的线性关系。
5. 灵敏度检测：灵敏度是指压力传感器输出信号与输入压力变化之间的关系。
可以通过在不同压力范围内改变输入压力，并记录传感器的输出信号，计算出输出信号相对于输入信号的变化量。
传感器的灵敏度应保持稳定并与规格相符。
6. 温度特性检测：压力传感器的温度特性直接影响其测量的准确性。
进行温度特性检测时，将传感器暴露在不同的温度环境下，并记录传感器的输出信号。
比较传感器在不同温度下的输出，确保传感器对温度的响应在规格范围内。
总之，以上是总结的压阻式压力传感器的一般检测方法，通过这些方法可以确保传感器的质量和性能符合要求，提供可靠准确的压力测量结果。
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4.1.1压力的基本概念
这几种表示法的关系如图4-1所示。
工程上按压力随时间的变化关系还有静态压力和动态压力之分。
4.1.1压力的基本概念
3. 压力的计量单位
压力是力和面积的导出量。在国际单位制中，取力的单位为 牛顿，面积单位为米2，则压力单位为牛顿/米2，用符号N/m2 表示；压力单位又称为帕斯卡或简称帕，符号为Pa。1Pa＝ 1N/m2。因帕单位太小，工程上常用kPa(103Pa)和MPa (106 Pa) 表示。我国已规定帕斯卡为压力的法定单位。
4.1.2 常用压力检测仪表
2. 弹性压力计
弹性压力计基本组成环节如图4-3所示。
弹性元件是核心部分， 用于感受压力并产生弹 性变形；指示机构用于 给出压力示值；调整机 构用于调整压力计的零 点和量程。 （1） 弹性元件 工业上常用的弹性元件如表4-2所示。
4.1.2 常用压力检测仪表
类名 别称
4.1.2 常用压力检测仪表
由于D>>d，故d2/D2可以忽略不计，则式(4-4)可写成
p hg h1g
(4-5)
（3）斜管压力计
将单管压力计的玻璃管制成斜管，如图4-2(c)所示。则p1与
液柱之间的关系仍然与式(4-5)相同（目的：提高灵敏度，减
小误差）
p hg Lg sin (4-6)
下（例如压力p2），求出另一压力值：
p p1 p2 gh p1 p2 gh
(4-3)
4.1.2 常用压力检测仪表
（2）单管压力计
单管压力计如图4-2(b)所示。当大容器一侧通入被测压力p1，
管一侧通入大气压p2时，满足下列关系
p
p1
p2
hg
(h1
h2 )
(1
d2 D2
)h1g
(4-4)
1. 压力的定义
压力是垂直而均匀地作用在单位面积上的力，即物理学中常 称的压强。工程上，习惯把压强称为压力。由此定义，压力 可表示为:
pF S
(4-1)
4.1.1压力的基本概念
2. 压力的表示方法
绝对压力——以完全真空(绝对压力零位)作参考点的压力称 为绝对压力 大气压力——由地球表面大气层空气柱重力所形成的压力称 为大气压力 表压力—— 以大气压力为参考点，大于或小于大气压力的 压力称为表压力 差压(压差)——任意两个压力之差称为差压
4.1.2 常用压力检测仪表
（1） U形管压力计
图4-2(a)所示的U形管是用来测量压力和压差的仪表。在U 形管两端接入不同压力p1和p2时，根据流体静力平衡原理可 知，U形管两边管内液柱差h与被测压力p1和p2的关系为
p1A p2 A ghA
(4-2)
由式(4-2)可求得两压力的差值∆p或在己知一个压力的情况
4.1.2 常用压力检测仪表
波 纹 管 式
波 纹 管
单 圈 弹 簧 弹管 簧 管 式多 圈 弹 簧 管
0～10-3
0～103
0～10-1
0～106
0～10-2
0～105
10-2～ 10-1
10～ 102
－
102～ 103
－
10～ 102
4.1.2 常用压力检测仪表
（2） 弹簧管压力计 弹簧管式压力计是工业生产上应用很广泛的一种直读式测压仪 表，以单圈弹簧管结构应用最多。其一般结构如图4-4所示。
4.1 压力的测量
4.1.1压力的基本概念 4.1.2常用压力检测技术 4.1.3压力检测仪表的校准 4.1.4动态压力检测管道 4.1.5压力检测仪表的选择与安装
4.1.2 常用压力检测仪表
1. 液柱式压力计
应用液柱测量压力的方法是以流体静力学原理为基础的。一 般是采用充有水或水银等液体的玻璃U形管、单管或斜管进行 压力测量的，其结构形式如图4-2所示。
力学量检测技术
1 电压的测量 2 力的测量 3 转矩测量
4.1 压力的测量
4.1.1压力的基本概念 4.1.2常用压力检测技术 4.1.3压力检测仪表的校准 4.1.4动态压力检测管道 4.1.5压力检测仪表的选择与安装
4.1.1压力的基本概念
压力是工业生产过程中重要的工艺参数之一，正确地测量和 控制压力是保证工业生产过程良好地运行，达到高产优质低 耗及安全生产的重要环节。
（2） 弹性力平衡方法 ——利用弹性元件受压力作用发生 弹性变形而产生的弹性力与被测压力相平衡的原理来检测 压力。
4.1.1压力的基本概念
（3） 机械力平衡方法——将被测压力经变换元件转换成一 个集中力，用外力与之平衡，通过测量平衡时的外力测知被 测压力。
（4） 物性测量方法——利用敏感元件在压力的作用下，其某 些物理特性发生与压力成确定关系变化的原理，将被测压力 直接转换为各种电量来测量。
1-弹簧管；2-扇形齿 轮；3-拉杆；4-底座； 5-中心齿轮；6-游丝； 7-表盘； 8-指针； 9接头；10-弹簧管横 截面；11-调节开口槽
4.1.2 常用压力检测仪表
工作过程：被测压力由接口引入，使弹簧管自由端产生位移， 通过拉杆使扇形齿轮逆时针偏转，并带动啮合的中心齿轮转 动，与中心齿轮同轴的指针将同时顺时针偏转，并在面板的 刻度标尺上指示出被测压力值。
目前工程技术部门仍在使用的压力单位有工程大气压、物理 大气压、巴、毫米水柱、毫米汞柱等。
4.1.1压力的基本概念
4. 压力检测的基本方法
根据不同工作原理，压力检测方法可分为如下几种：
（1） 重力平衡方法——利用一定高度的工作液体产生的 重力或砝码的重量与被测压力相平衡的原理，将被测压力 转换为液柱高度或平衡砝码的重量来测量。
特点：结构简单，使用方便，价格低廉，测压范围宽，精度 最高。
（3）波纹管压力计
波纹管压力计以波纹管作为压力-位移转换元件，由于金属波 纹管在压力作用下容易变形，所以测压灵敏度很高。
4.1.2 常用压力检测仪表
图4-5是一种采用双波纹管测量差压的双波纹管差压计的结构 示意图。
1-连接轴；2-保护阀； 3-阻尼环；4-推板；5扭力管；6-心轴；7-量 程弹簧；8-平衡阀；9低压波纹管；10-摆杆； 11-阻尼阀；12-中心基 座；13-高压波纹管； 14-填充液
平 薄 膜
薄波 膜纹 式膜
挠 性 膜
表4-2 弹性元件的结构和特性
示意图
压力测量范围 kPa
最小
最大
输出特性
0～10
0～105
动态性质
时间常 数/s
自振 频率 /Hz
10-5～ 10-2
10～ 104
0～10-3
0～103
10-2～ 10-1
10～ 102
0～10-5
0～102
10-2～1 1～102