压力传感器
压力传感器的原理及作用
压力传感器的原理及作用
压力传感器（Pressure Sensor）是一种测量介质压力变化的设备，属于传感器的一种。
压力传感器的原理是利用压力对某种特定材料产生形变的性质，通过测量形变程度来推断介质压力的大小。
常用的压力传感器有多种工作原理，包括应变片式、电容式、电阻式、振动式、压电式等。
应变片式压力传感器的工作原理是利用在测量接口上的应变片，在受到外力（即介质压力）作用时，产生形变，通过测量应变片上的形变来间接测量压力。
电容式压力传感器的工作原理是利用介质的压力将电容器的电容值改变，通过测量电容值的变化来间接测量压力。
电阻式压力传感器的工作原理是利用压力改变电阻的特性，通过测量电阻值的变化来间接测量压力。
振动式压力传感器的工作原理是利用压力改变振动的频率或振幅，通过测量振动的变化来间接测量压力。
压电式压力传感器的工作原理是利用压力引起压电材料产生电荷，通过测量产生的电荷量的变化来间接测量压力。
压力传感器在工业、物流、医疗、汽车等领域有广泛的应用。
它可以用于测量气体或液体的压力，监测和控制系统中的压力变化，用于安全预警、质量控制、工艺调整等。
压力传感器还可以用于科学研究、环境监测、航空航天等领域。
压力传感器
第三章 压力传感器的结构、 原理与检测
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第一节 概述
第二节 进气压力传感器
第三节 大气压力传感器 第四节 制动主缸油压传感器 第五节 蓄压器压力传感器 第六节 空气滤清器真空开关
第七节 机油压力开关
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第一节
概 述
压力传感器在汽车上应用较广，它的作用是检测气体或 液体的压力变化情况，并把检测结果转换成电信号输入给电 控单元。 一、压力传感器的类型 1.压力传感器按结构可分为 1）电磁式：或称膜盒传动的可变电感式、差动变压器组合 式。敏感元件有膜盒、波纹管、U形管等。 2）压阻效应式：压阻效应是指当半导体受到应力作用时， 由于载流子迁移率的变化，其电阻率发生变化的现象。 半导体压阻式传感器具有灵敏度高、动态响应好、精度 高易于微型化和集成化等特点而应用广泛。 3）电阻-应变效应式：电阻-应变效应是指金属导体的电阻 在导体受力产生变形(伸长或缩短)时发生变化的现象。
基片 半导体应变片
密封圈
传感 元件
壳体
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安装位置：主缸下部。
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第五节
蓄压器压力传感器
作用：检测牵引力控制系统(TRC)蓄压器油液压力，并将压力 信号转换为电信号输入ECU，以控制液压泵的工作。 1.传感器结构： 由压力检测部分(半导体压敏元件)、电路部分等组成。
2.传感器工作原理： 当油液压力低时，它 向ECU输入油压低信号， 以便起动油压泵，使之运 转；当油液压力高时，它 压力 开关 输入ECU的信号使液压 泵停止运转。 低压…
3.5 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5
UO 输出电压/V
压力 kPa
17 34 51 68 85 100
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。
压力传感器的分类与原理介绍
压力传感器的分类与原理介绍压力传感器是一种测量物体受力并将其转化为电信号的设备。
它被广泛应用于工业、汽车、航空航天等领域中，用于测量压力变化并实时反馈给控制系统。
压力传感器根据其工作原理和结构特点可以分为多种类型，下面将对几种常见的压力传感器进行分类与原理介绍。
1. 压阻式传感器压阻式传感器是一种基于电阻变化原理的压力传感器。
它通常由两个平行的金属片组成，两片金属片之间有一层敏感膜，当外力作用于敏感膜时，金属片的电阻值会发生变化。
这种变化可以通过电路进行检测和测量。
压阻式传感器的优点是结构简单、价格低廉，但是其精度较低，易受温度和湿度的影响。
2. 容积式传感器容积式传感器是一种基于压力变化引起的容积变化原理的压力传感器。
它通常由一个弹性元件和一个容器组成。
当压力作用于容器时，容器内的气体容积会发生变化，从而引起弹性元件的形变。
这种形变可以通过传感器内的压力变化转化为电信号进行测量。
容积式传感器的优点是精度较高、抗干扰能力强，但是其结构复杂，成本较高。
3. 电容式传感器电容式传感器是一种基于电容变化原理的压力传感器。
它通常由两个电极和一个电介质组成，当压力作用于电介质时，电容的值会发生变化。
这种变化可以通过电路进行检测和测量。
电容式传感器的优点是精度高、响应速度快，但是其受温度和湿度的影响较大，且易受外界电场干扰。
4. 压电式传感器压电式传感器是一种基于压电效应原理的压力传感器。
它通常由压电材料和电极组成，当外力作用于压电材料时，压电材料会产生电荷，从而生成电压信号。
这种电压信号可以通过电路进行检测和测量。
压电式传感器的优点是响应速度快、精度高、抗干扰能力强，但是其价格较高，使用时需要注意防止过载和过压。
5. 磁敏式传感器磁敏式传感器是一种基于磁阻效应原理的压力传感器。
它通常由一个磁敏材料和一个磁场组成，当压力作用于磁敏材料时，磁敏材料的磁阻值会发生变化。
这种变化可以通过电路进行检测和测量。
磁敏式传感器的优点是精度高、稳定性好，但是其价格较高，且易受外界磁场干扰。
压力传感器的分类与原理介绍
压力传感器的分类与原理介绍什么是压力传感器？压力传感器是一种用于测量压力的装置，它将压力转化为电信号输出，以便进行测量和监测。
压力传感器广泛应用于各个领域，包括工业控制、环境监测、医疗设备和汽车工业等。
压力传感器的分类压力传感器按照原理和工作方式的不同，可分为多种类型。
以下将介绍几种常见的压力传感器及其原理。
1. 压阻传感器（Resistive Pressure Sensors）压阻传感器基于传导材料的电阻与其受到的压力成反比的原理工作。
内部含有传导材料的薄膜在受到压力时会发生形变，导致电阻值发生改变。
这种传感器的性能受到温度和湿度等环境因素的影响较大。
2. 压电传感器（Piezoelectric Pressure Sensors）压电传感器利用由压电材料产生的电荷或电压信号测量压力。
当受到压力时，压电材料会产生电荷分布的变化，从而产生电压信号。
这种传感器具有高灵敏度、宽工作频率范围和较小的尺寸等优点，广泛应用于汽车、航空航天和医疗设备等领域。
3. 电容传感器（Capacitive Pressure Sensors）电容传感器是利用微小的电容变化来测量压力。
传感器中的两个电极之间会形成一个微小的电容，当受到压力时，电容值会发生微小的变化。
通过测量电容的改变，可以推导出压力的大小。
这种传感器具有较高的精确度和可靠性。
4. 音圈热导传感器（Strain Gauge Pressure Sensors）音圈热导传感器通过测量压力对弹性体的形变来获得压力值。
传感器中包含一个或多个应变片（Strain Gauge），当受到压力时，弹性体会产生形变，进而导致应变片的电阻值发生改变。
测量这种电阻值的变化可以反推出压力的大小。
压力传感器的工作原理无论是哪种类型的压力传感器，它们的工作原理都是基于压力力学和电信号转换原理。
以下将分别介绍几种常见压力传感器的工作原理。
- 压阻传感器的工作原理：传感器内部的弹性体会因受到外力而发生形变，导致传导材料的电阻发生变化。
压力传感器是什么原理
压力传感器是什么原理
压力传感器是一种能够测量压力变化的装置。
它的工作原理主要基于以下几种原理：
1.电阻变化原理：压力传感器内部包括一个弹性变形的元件，并通过电阻传感器测量其阻值的变化。
当外部受力施加在该元件上时，元件会发生形变，进而导致其阻值发生变化，通过测量阻值的变化即可得知压力的变化。
2.电容变化原理：压力传感器内部包括两个带电性质的电极，当施加压力时，电极之间的距离发生变化，进而改变了电容的数值。
通过测量电容的变化即可得知压力的变化。
3.压电效应原理：压力传感器内部包括一种称为压电晶体材料的元件。
当该晶体受到压力时，其内部结构发生变化，导致产生电荷。
测量所产生的电荷大小即可得知压力的变化。
4.挠性变形原理：压力传感器内部包括一个弯曲或弯折的弹性杆件，当受到压力时，弹性杆件发生弯曲或弯折变形。
测量杆件的形变程度即可得知压力的变化。
以上是常见的几种压力传感器的工作原理，不同类型的压力传感器可能会使用不同的原理，但其基本原理是通过测量变化的电阻、电容、压电效应或形变来实现对压力的测量。
压力传感器的原理和应用
压力传感器的原理和应用压力传感器是一种用于检测和测量压力变化的装置，广泛应用于各个领域。
本文将介绍压力传感器的原理以及其在不同领域的应用。
一、压力传感器的原理压力传感器的基本原理是根据弹性元件的形变来测量外界压力的变化。
弹性元件可以是金属薄膜、金属绞线、气体或液体等，在外界压力的作用下发生形变，通过检测这种形变来测量压力的大小。
1. 金属薄膜压力传感器原理金属薄膜压力传感器是最常见的一种类型。
它由金属薄膜贴附在载体上构成。
当外界压力作用于金属薄膜时，金属薄膜发生形变，形变后的电阻值发生变化，利用电桥测量这种变化可以得出压力的数值。
2. 压阻式压力传感器原理压阻式压力传感器将电阻与弹性元件相结合。
当外界压力作用于弹性元件时，导致电阻值的变化，通过测量电阻值的变化来计算压力大小。
3. 容性式压力传感器原理容性式压力传感器利用弹性体的变形引起的电容量的变化来测量压力。
当外界压力作用于弹性体时，弹性体形变，使电容量发生变化，通过测量电容量的变化来判断压力的大小。
二、压力传感器的应用领域压力传感器在许多领域中都有广泛的应用，下面将介绍其中几个常见的应用领域。
1. 工业自动化领域在工业自动化领域，压力传感器用于监测和控制各种工艺中的气体或液体的压力变化。
例如，在制造业中，通过监测设备中的气压来确保生产过程的稳定性和安全性。
2. 汽车领域压力传感器在汽车领域中扮演着至关重要的角色。
它们用于监测发动机中的油压、冷却系统中的压力以及制动系统中的液压压力。
这些信息可以用来确保发动机的正常运行和提供安全的制动性能。
3. 医疗领域在医疗领域，压力传感器用于监测患者体内的生理参数，如血压、呼吸压力等。
它们还被应用于手术设备和人工呼吸机等医疗设备中，以监测和调节压力。
4. 环境监测领域压力传感器在环境监测领域中的应用越来越广泛。
它们被用于监测气候变化、水位高度、大气压力等参数。
这些数据对于环境保护和天气预测等方面具有重要意义。
压力传感器的原理和应用
压力传感器的原理和应用压力传感器是一种专门用于测量压力的装置，可以将压力信号转化为与之对应的电信号输出。
它主要由感应元件、信号处理电路和输出设备组成。
压力传感器的原理基于一系列物理效应，如电阻效应、压电效应、电容效应等，通过感应元件对压力进行感应和转化。
一、压力传感器的原理压力传感器的原理有多种，包括电阻式、压电式、电容式等。
1. 电阻式压力传感器：这种传感器的原理基于电阻的改变。
当压力作用于感应元件时，感应元件的电阻会随之改变，通过测量感应元件上的电阻变化，可以确定压力的大小。
电阻式压力传感器的优点是精度高、响应速度快，但缺点是较为复杂，体积较大。
2. 压电式压力传感器：这种传感器的原理基于压电效应。
压电材料在受到机械力作用时，会产生电荷，通过感应元件将机械能转化为电能。
压电式压力传感器具有高灵敏度和稳定性好的特点，广泛应用于工业控制领域。
3. 电容式压力传感器：这种传感器的原理基于电容效应。
压力导致感应元件结构的微小变形，从而改变感应元件的平行板之间的电容量。
通过测量电容的变化，可以获得压力的信息。
电容式压力传感器的优点是结构简单、精度较高，但对环境的适应性较差。
二、压力传感器的应用压力传感器在许多领域都有广泛的应用，以下是其中几个主要的应用领域：1. 工业控制：压力传感器可以用于测量和监测工业过程中的压力变化。
比如，在冶金行业中，压力传感器常用于测量高炉中的压力变化，以控制冶炼过程；在石油化工行业中，压力传感器常用于监测管道中的压力，确保安全运行。
2. 汽车工业：压力传感器在汽车工业中有多种应用，常见的如汽车发动机的油压检测、轮胎胎压监测等。
这些应用可以提高汽车的性能和安全性。
3. 医疗领域：压力传感器在医疗领域中扮演着重要的角色，用于监测患者的生理参数。
例如，血压计就是一种常见的压力传感器，它可以测量人体血管中的压力值，帮助诊断和治疗疾病。
4. 家用电器：压力传感器也广泛应用于家用电器中，如洗衣机、空调等。
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成
绩压力传感器
班级：
学号：
姓名：
2013年5月31日
摘要
压力传感器是工业实践中最为常用的一种传感器，而我们通常使用的压力传感器主要是利用压电效应制造而成的，这样的传感器也称为压电传感器。
我们知道，晶体是各向异性的，非晶体是各向同性的。
某些晶体介质，当沿着一定方向受到机械力作用发生变形时，就产生了极化效应；当机械力撤掉之后，又会重新回到不带电的状态，也就是受到压力的时候，某些晶体可能产生出电的效应，这就是所谓的极化效应。
科学家就是根据这个效应研制出了压电传感器。
压电效应是压电传感器的主要工作原理，压电传感器不能用于静态测量，因为经过外力作用后的电荷，只有在回路具有无限大的输入阻抗时才得到保存。
实际的情况不是这样的，所以这决定了压电传感器只能够测量动态的应力。
关键词：压力
Abstract
Pressure sensors are most commonly used in industrial practice of a sensor, but we usually use the pressure transmission
Sensor is mainly made of the piezoelectric effect, such a sensor is also known as piezoelectric sensors.We know that the crystals are anisotropic, non-crystals are isotropic. Some crystal medium, when along A certain direction is deformed by mechanical force, it produced a polarization effect; when removed after mechanical force,Will return to the uncharged state, that is, when under pressure, certain crystals may produce electricity Effect, which is called the polarization effect. Scientists This effect is based on the production of the piezoelectric sensors.Piezoelectric effect is the main working principle of piezoelectric sensors, piezoelectric sensors can not be used for static measurements, becauseAfter the charge after the external force, only the circuit with infinite input impedance when preserved. Real Occasion is not the case, so this can only be decided piezoelectric sensors measure dynamic stress.
Keywords: Pressure
目录
摘要 (I)
第1 章绪论 (1)
1.1 背景 (1)
1.2 应用实例 (1)
第2 章原理分析 (3)
2.1 工作原理 (3)
第3 章实现过程 (5)
3.1 电路图设计 (5)
3.2 电路仿真 (6)
第4 章
心得体会 (8)
第5 章
心得体会 (9)
第 1 章绪论
1.1 背景
压力传感器中主要使用的压电材料包括有石英、酒石酸钾钠和磷酸二氢胺。
其中石英（二氧化硅）是一种天然晶体，压电效应就是在这种晶体中发现的，在一定的温度范围之内，压电性质一直存在，但温度超过这个范围之后，压电性质完全消失（这个高温就是所谓的“居里点”）。
由于随着应力的变化电场变化微小（也就说压电系数比较低），所以石英逐渐被其他的压电晶体所替代。
而酒石酸钾钠具有很大的压电灵敏度和压电系数，但是它只能在室温和湿度比较低的环境下才能够应用。
磷酸二氢胺属于人造晶体，能够承受高温和相当高的湿度，所以已经得到了广泛的应用。
早在1954年美国C.S.Smith首先确认了半导体压电效应，1955年C.Herring指出：这种压电电阻效应是由于应力的作用，引起导体与价电子带能量状态的变化，以及载流子数量与迁移率变化所产生的一种现象。
日本从1970 年开始研究开发，首先应用在血压计上，之后在过程控制领域及轿车发动机控制部分都获得了广泛的应用。
最近几年在家用电器、装配机器人等应用领域普遍采用电子压力传感器作为压力控制、压力监控和判断真空吸附的效果。
图1 电子压力传感器模型
1.2 设计目的
图 2 是压力传感器在全自动洗衣机中的应用实例。
如图所示，利用气室，将在不同水位情况下水压的变化，作为空气压力的变化检测出来，从而可以在设定的水位上自动停止向洗衣机注水。
图2 压力传感器在全自动洗衣机中的应用
第 2 章原理分析
2.1 工作原理
图 1 为PS 压力传感器的截面结构图，图 2 为其传感器部分的结构。
如图所示，在压力传感器半导体硅片上有一层扩散电阻体，如果对这一电阻体施加压力，由于压电电阻效应，其电阻值将发生变化。
受到应变的部分，即膜片由于容易感压而变薄，为了减缓来自传感器底座应力的影响，将压力传感器片安装在玻璃基座上。
如图2（b）所示，当向空腔部分加上一定的压力时，膜片受到一定程度的拉伸或收缩而产生形变。
压电电阻的排列方法如图 3 所示，受到拉伸的电阻R2和R4 的阻值增加；受到压缩的电阻R1 和R3 阻值减小。
图4
由于各压电电阻如图 4 那样组成桥路结构，如果将它们连接到恒流源上，则由于压力的增减，将在输出端获得输出电压ΔV，
当压力为零时的ΔV 等于偏置电压V offset,在理想状态下我们希望V offset=0V，实际上在生成扩散电阻体时，由于所形成的扩散电阻体尺寸大小的不同和存在杂质浓度的微小差异，因此总是有某个电压值存在。
压力为零时，
R1=R2=R3=R4=R，我们把加上一定压力时R1、R2 电阻的变化部分记作ΔR；相应R3、R4 电阻的变化部分记作-ΔR，于是ΔV=ΔRI 。
这个ΔV 相对压力呈现几乎完全线性的特性，只是随着温度的变化而有所改变。
第 3 章实现过程
3.1 电路图设计
图5 是PS 压力传感器的外围电路设计实例，图中用恒流源来驱动压力传感器。
图 5 压力传感器设计电路
由于桥路失衡时的输出电压比较小，所以必须用运放IC1b 和IC1C 来进行放大。
图中VR1 为偏置调整，VR2 为压力灵敏度调整，VR3 为没有加压时输出电压调整，C1、C2 用于去除噪声。
另外，如果电源电压波动的话，将引起输出电压的变化，所以必须给电路提供一个稳定的电源。
3.2电路仿真
第 4 章心得体会
传感器技术是一门理论性和实践性都很强的专业基础课，也是一门综合性的技术基础学科，它需要数学、物理学、电子学、力学、机械等知识，同时还要掌握各种物理量的变换原理、各种静态和动态物理量（如力、振动、噪声、压力和温度等）的测定，以及实验装置的设计和数据分析等方面所涉及的基础理论。
在做此次实验前，我把老师所讲的传感器教材通读了一遍，对传感技术有了一定得
了解。
因为在这之前，没有接触过类似的课程设计，所以这次实验，我感觉有些困难。
传感技术是一门综合性的课程知识，想做好这次实验，必须要有较好的理论知识，例如：电路，模电，还有画图时，也要用软件画图multisim 仿真软件的使用。
只有熟悉了这些们课程才能真正的完成这次实验。
首先，是电路图的设计，要明白传感器的原理及在电路中的作用是什么。
虽然最终设计出的电路图不是很
复杂，但是也是几经周折。
其次，是在multisim 中连接电路元件，让我进一步得熟悉了这个软件的功能，并能运用自如。
虽然画图时比较麻烦，经过大概一个小时的时间才画完，但看着自己画的图，觉得很有成就感。
最后，是电路的仿真，者可以说是最关键的一部了，前面所有的工作都是在为它打基础，一旦仿真失败
就意味着所有得努力可能全部白费。
仿真的结果虽然显示出数字来了，但是和是要得要求相差很远。
因此，就一次一次的调试，改变电阻的阻值，以及滑动变阻器的阻值，最终把结果调试出来了。
通过这次传感器技术的实验,使我学到了不少实用的知识,更重要的是,
做实验的过程,思考问题的方法,这与做其他的实验是通用的,真正使我们受益匪浅.在这次实验的过程中我们要培养自己的独立分析问题，和解决问题的能力。
在调试路图的过程中，要自己学会思考。
最后，通过这次实验我不但对理论知识有了更加深刻的理解，更加增强了我的综合能力，希望以后能多有这样的作业，使我们能把所学的专业知识实践运用。
使我们整体对各个方面都得到了不少的提高让我们得到更好的锻炼。
第 5 章参考资料：
[1]吴建平.传感器原理及应用[M].机械工业出版社 . 2009（8）
[2]王煜东.传感器应用电路400例[M].中国电力出版社.2008（8）。