应变式、压阻式、压电式传感器特性比较
压力传感器原理【详解】
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一．压力传感器原理一些常用传感器原理及其应用：1、应变片压力传感器原理与应用力学传感器的种类繁多，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、谐振式压力传感器及电容式加速度传感器等。
但应用最为广泛的是压阻式压力传感器，它具有极低的价格和较高的精度以及较好的线性特性。
下面我们主要介绍这类传感器。
在了解压阻式力传感器时，我们首先认识一下电阻应变片这种元件。
电阻应变片是一种将被测件上的应变变化转换成为一种电信号的敏感器件.它是压阻式应变传感器的主要组成部分之一。
电阻应变片应用最多的是金属电阻应变片和半导体应变片两种。
金属电阻应变片又有丝状应变片和金属箔状应变片两种.通常是将应变片通过特殊的粘和剂紧密的粘合在产生力学应变基体上，当基体受力发生应力变化时，电阻应变片也一起产生形变，使应变片的阻值发生改变，从而使加在电阻上的电压发生变化.这种应变片在受力时产生的阻值变化通常较小,一般这种应变片都组成应变电桥,并通过后续的仪表放大器进行放大，再传输给处理电路（通常是A/D转换和CPU)显示或执行机构。
金属电阻应变片的内部结构1、应变片压力传感器原理如图1所示，是电阻应变片的结构示意图，它由基体材料、金属应变丝或应变箔、绝缘保护片和引出线等部分组成。
根据不同的用途，电阻应变片的阻值可以由设计者设计，但电阻的取值范围应注意：阻值太小，所需的驱动电流太大，同时应变片的发热致使本身的温度过高，不同的环境中使用，使应变片的阻值变化太大，输出零点漂移明显，调零电路过于复杂。
而电阻太大，阻抗太高，抗外界的电磁干扰能力较差.一般均为几十欧至几十千欧左右。
金属应变片的分类
金属应变片的分类金属应变片是一种用于测量物体受力后发生的形变的传感器。
根据其材料和结构的不同，金属应变片可以分为压阻式应变片、压电式应变片和电阻式应变片三类。
第一类是压阻式应变片。
压阻式应变片是一种使用金属电阻变化来测量物体形变的传感器。
当物体受力导致形变时，应变片上的金属电阻值会发生变化。
通过测量电阻值的变化，可以确定物体所受的应变量。
压阻式应变片具有响应速度快、精度高等优点，广泛应用于工业控制、结构监测等领域。
第二类是压电式应变片。
压电式应变片是一种利用压电效应来测量物体形变的传感器。
当物体受力导致形变时，应变片上的压电材料会产生电荷分布不均匀的现象，进而产生电压信号。
通过测量电压信号的变化，可以确定物体所受的应变量。
压电式应变片具有灵敏度高、可靠性好等优点，广泛应用于航空航天、汽车工程等领域。
第三类是电阻式应变片。
电阻式应变片是一种利用电阻变化来测量物体形变的传感器。
当物体受力导致形变时，应变片上的金属电阻值会发生变化。
通过测量电阻值的变化，可以确定物体所受的应变量。
电阻式应变片具有结构简单、成本低等优点，广泛应用于工业测试、结构监测等领域。
除了材料和结构的不同，金属应变片还可以根据其应变范围进行分类。
常见的应变范围包括线性应变范围、超线性应变范围和次线性应变范围。
线性应变范围指的是应变片在该范围内的输出与输入应变呈线性关系；超线性应变范围指的是应变片在该范围内的输出大于输入应变；次线性应变范围指的是应变片在该范围内的输出小于输入应变。
选择合适的应变范围可以提高应变片的测量精度和可靠性。
金属应变片是一种重要的形变传感器，可以广泛应用于工业控制、结构监测等领域。
根据其材料、结构和应变范围的不同，金属应变片可以分为压阻式应变片、压电式应变片和电阻式应变片三类。
了解不同类型的金属应变片的特点和应用范围，有助于选择合适的传感器，并提高测量的精度和可靠性。
应变式、压阻式、压电式传感器特性比较
应变式、压阻式、压电式传感器特性比较1．应变式传感器应变式传感器是把力的变化转换成电阻值的变化来进行测量的，应变片是由金属导体或半导体制成的电阻体，其阻值随力所产生的应变而变化。
应变效应是导体受机械变形时，其电阻值发生变化的现象。
2．压阻式传感器压阻式传感器的灵敏度比金属丝式应变片的灵敏度高，其精度好，而且响应频率好，工作可靠。
缺点是受温度影响较大，应进行温度补偿压阻效应是物质受外力作用发生变形时，其电阻率发生变化的现象。
3．压电式传感器压电式传感器的原理是基于某些晶体材料的压电效应，目前广泛使用的压电材料有石英和钛酸钡等，当这些晶体受压力作用发生机械变形时，在其相对的两个侧面上产生异性电荷，这种现象称为“压电效应”。
压电式压力传感器不能用作静态测量，一般用于测量脉动压力，不能测量静压力；压电传感器产生的信号很弱而输出阻抗很高，必须根据压电传感器的输出要求，将微弱的信号经过电压放大或电荷放大（一般是电荷放大），同时把高输出阻抗变换成低输出阻抗，此信号才能被示波器或其他二次仪表接受。
压电式传感器与压阻式传感器的区别及其优缺点前边的那个受电场的干扰，后边那个受温度的干扰，看你用在那个场合。
前者的原理是压电效应，后者原理是受力后的应变。
前者的缺点是电荷泄露，优点是结构简单，灵敏度和信噪比高。
后者的缺点是信噪比不高，而且结构比前者复杂，优点是便宜，耐用，频率响应好。
压阻式传感器是根据半导体材料的压阻效应在半导体材料的基片上经扩散电阻而制成的器件。
其基片可直接作为测量传感元件，扩散电阻在基片内接成电桥形式。
当基片受到外力作用而产生形变时，各电阻值将发生变化，电桥就会产生相应的不平衡输出。
用作压阻式传感器的基片（或称膜片）材料主要为硅片和锗片，硅片为敏感材料而制成的硅压阻传感器越来越受到人们的重视，尤其是以测量压力和速度的固态压阻式传感器应用最为普遍。
压电式传感器：基于压电效应的传感器。
是一种自发电式和机电转换式传感器。
传感器的分类_传感器的原理与分类_传感器的定义和分类
传感器的分类_传感器的原理与分类_传感器的定义和分类传感器的分类方法很多．主要有如下几种：（1）按被测量分类，可分为力学量、光学量、磁学量、几何学量、运动学量、流速与流量、液面、热学量、化学量、生物量传感器等。
这种分类有利于选择传感器、应用传感器（2）按照工作原理分类，可分为电阻式、电容式、电感式，光电式，光栅式、热电式、压电式、红外、光纤、超声波、激光传感器等。
这种分类有利于研究、设计传感器，有利于对传感器的工作原理进行阐述。
（3）按敏感材料不同分为半导体传感器、陶瓷传感器、石英传感器、光导纤推传感器、金属传感器、有机材料传感器、高分子材料传感器等。
这种分类法可分出很多种类。
（4）按照传感器输出量的性质分为摸拟传感器、数字传感器。
其中数字传感器便干与计算机联用，且坑干扰性较强，例如脉冲盘式角度数字传感器、光栅传感器等。
传感器数字化是今后的发展趋势。
（5）按应用场合不同分为工业用，农用、军用、医用、科研用、环保用和家电用传感器等。
若按具体便用场合，还可分为汽车用、船舰用、飞机用、宇宙飞船用、防灾用传感器等。
（6）根据使用目的的不同，又可分为计测用、监视用，位查用、诊断用，控制用和分析用传感器等。
主要特点传感器的特点包括：微型化、数字化、智能化、多功能化、系统化、网络化，它不仅促进了传统产业的改造和更新换代，而且还可能建立新型工业，从而成为21世纪新的经济增长点。
微型化是建立在微电子机械系统（MEMS）技术基础上的，已成功应用在硅器件上做成硅压力传感器。
主要功能常将传感器的功能与人类5大感觉器官相比拟：光敏传感器——视觉声敏传感器——听觉气敏传感器——嗅觉化学传感器——味觉压敏、温敏、传感器（图1）流体传感器——触觉敏感元件的分类：物理类，基于力、热、光、电、磁和声等物理效应。
化学类，基于化学反应的原理。
生物类，基于酶、抗体、和激素等分子识别功能。
通常据其基本感知功能可分为热敏元件、光敏元件、气敏元件、力敏元件、磁敏元件、湿敏元件、声敏元件、放射线敏感元件、色敏元件和味敏元件等十大类（还有人曾将敏感元件分46类）。
传感器分类方法有几种类型
传感器分类方法有几种类型传感器分类方法有几种类型
传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。
它是实现自动检测和自动控制的首要环节。
传感器的分类方式有很多种，根据不同的原理来区分：
1、按被测物理量分：如：力，压力，位移，温度，角度传感器等；
2、按照传感器的工作原理分：如：应变式传感器、压电式传感器、压阻式传感器、电感式传感器、电容式传感器、光电式传感器等；
3、按照传感器转换能量的方式分：
（1）能量转换型：如：压电式、热电偶、光电式传感器等；
（2）能量控制型：如：电阻式、电感式、霍尔式等传感器以及热敏电阻、光敏电阻、湿敏电阻等；
4、按照传感器工作机理分：
（1）结构型：如：电感式、电容式传感器等；
（2）物性型：如：压电式、光电式、各种半导体式传感器等；
5、按照传感器输出信号的形式分：
（1）模拟式：传感器输出为模拟电压量；
（2）数字式：传感器输出为数字量，如：编码器式传感器。
6、根据能量转换原理可分为：
（1）有源传感器：有源传感器将非电量转换为电能量，如电动势、电荷式传感器等；
（2）无源传感器：无源程序传感器不起能量转换作用，只是将被测非电量转换为电参数的量，如电阻式、电感式及电容光焕发式传感器等。
传感器课程名词解释及大题
1.传感器：能够感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的期间或装置2.传感器组成：敏感元件、装换元件、基本转换电路三部分组成。
3.敏感元件：他是直接感受被测量，并输出与被测量成确定关系的某一物理量的元件。
4.转换元件：敏感元件的输出就是它的输入，他把输入装换成电路参量。
5.基本转换电路：上诉电感变化量接入基本转换电路（简称转换电路）。
6.传感器的分类：①按传感器的工作机理，可分为物理型、化学型、生物型等。
②按构成原理，传感器可分为结构型与物性型。
③根据传感器的能量转换情况，分为能量控制型和能量转换型。
④按照物理原理分类①电参量式传感器②磁电式传感器③压电式传感器④光电式传感器⑤气电式传感器⑥热电式传感器⑦波式传感器⑧射线式⑨半导体式传感器⑩其他原理的传感器。
7.传感器一般要求①可靠性②静态精度③动态性能④灵敏度⑤分辨力⑥量程⑦抗干扰能力⑧能耗⑨成本⑩对被测对象的影响等。
8.传感器的特性：主要指输入与输出的关系。
特性分为静特性与动特性。
9.静特性：表示传感器在被测量处于稳定状态时的输出输入关系。
（静态：输入不随时间变化或随时间变化极其缓慢。
）10.误差因素：衡量传感器特性的主要技术指标。
11.动特性：输入量随时间较快的变化时输入输出的关系。
12.线性度：在采用直线拟合线性化时，输入输出的实际测量曲线与其拟合直线之间的最大偏差，就称为非线性误差或线性度。
13.常用的拟合方法：①理论拟合②过零旋转拟合③端点连线拟合④端点连线平移拟合⑤最小二乘拟合⑥最小包容拟合。
14.迟滞：传感器在正（输入量增大）反（减小）行程中输出输入曲线不重合称迟滞。
迟滞误差也叫回程误差。
15.重复性：传感器在输入按同一方向连续多次变动时所得特性曲线不一致的程度。
16.静态灵敏度：传感器输出的变化量与引起该变化量的输入变化量之比。
17.分辨力：是指传感器能检测到的最小输入增量。
18.阈值：在传感器输入零点附近的分辨力。
19.温度稳定性（温度漂移）：它是指传感器在外界温度变化时输出量发生的变化。
传感器的分类和特点
传感器的分类和特点1. 传感器的概述传感器是一种能够将物理量或化学量转化为电信号的装置，用于感知和测量环境中的各种参数。
传感器在各个领域中都有广泛的应用，如工业自动化、医疗设备、环境监测等。
传感器的分类主要根据其工作原理、测量物理量和应用领域来进行。
本文将对常见的传感器分类及其特点进行详细介绍。
2. 传感器的分类2.1 按工作原理分类2.1.1 电阻式传感器电阻式传感器是利用物质的电阻随温度、压力等物理量变化而变化的原理进行测量。
常见的电阻式传感器有温度传感器、压力传感器等。
温度传感器根据热敏材料（如热敏电阻、热敏电容）的特性来测量环境温度。
压力传感器则利用压敏电阻或压敏薄膜测量介质压力。
2.1.2 容抗式传感器容抗式传感器是利用物质的电容随温度、湿度等物理量变化而变化的原理进行测量。
常见的容抗式传感器有湿度传感器、接近开关等。
湿度传感器通过测量介质中水分含量来得知湿度信息。
接近开关则通过测量物体与传感器之间的电容变化来判断物体是否接近。
2.1.3 感应式传感器感应式传感器是利用物质对磁场或电磁波的敏感性进行测量的传感器。
常见的感应式传感器有磁场传感器、光电传感器等。
磁场传感器通过检测磁场的强度和方向来获得相关信息。
光电传感器则是利用光敏元件对光信号的敏感性进行测量，常用于测距、检测物体颜色等。
2.2 按测量物理量分类2.2.1 温度传感器温度传感器广泛应用于各个领域，如工业控制、气象监测、医疗设备等。
常见的温度传感器有热敏电阻（如铂电阻）、热敏电容、热电偶等。
热敏电阻是一种电阻随温度变化的传感器，常用于测量室内温度、液体温度等。
热敏电容则是利用介质的电容随温度变化来测量温度。
2.2.2 压力传感器压力传感器用于测量气体或液体的压力，广泛应用于工业自动化、汽车行业等领域。
常见的压力传感器有压阻式传感器和压电式传感器。
压阻式传感器利用弹性元件（如金属薄膜）的形变来测量压力。
压电式传感器则是利用壳体上附着的压电材料产生电荷来测量压力。
压力传感器特性研究及其应用
压力传感器特性研究及其应用•相关推荐压力传感器特性研究及其应用压力传感器通常由压力敏感元件和信号处理单元组成。
按不同的测试压力类型，压力传感器可分为表压传感器、差压传感器和绝压传感器。
下面是小编整理的压力传感器特性研究及其应用，欢迎大家分享。
压力传感器压力传感器是一种能够感知压力信号，并根据一定的规律将压力信号转换成可用的输出电信号的装置。
在压力测量中，有表压、负压、绝对压力、真空度之分。
工业上使用的压力示值大多是表压，所以绝对压力是表压和大气压之和。
如果测得的压力低于大气压，则称为负压或真空度。
测量压力的传感器在工作原理上分为压阻式压力传感器、压电式压力传感器、电容式压力传感器、压磁式压力传感器、霍尔式压力计等。
压阻式压力传感器半导体应变片式传感器在实际应用中被称为压阻式压力传感器，压阻式压力传感器在早期利用半导体应变片粘贴在弹性体上制成。
工业上使用的压力指示大多是表压，所以绝对压力是表压和大气压之和。
如果测得的压力低于大气压，则称为负压或真空度。
压阻式压力传感器的主要特点是体积小、重量轻、易于集成、灵敏度和分辨率高，适合于微压力检测。
但由于它是由半导体硅材料制成的，所以对温度很敏感。
没有温度补偿，温度误差会很大。
压阻式压力传感器应用由于压阻式压力传感器具备一系列优点，在航天、航海、医疗设备、石油化工中都得到了广泛应用。
在如今的社会形势下，全球市场对呼吸机、制氧机、血压计等医疗设备的'需求呈爆炸式增长，其中压阻式压力传感器是呼吸机的关键部件。
在家用呼吸机、医用呼吸机和高精度血压计的应用中，压阻式压力传感器供不应求。
压阻式压力传感器产品压阻式压力传感器工艺复杂，制造工艺要求高。
下面列出了两种典型的压阻式压力传感器的技术参数，以便进行客观的比较和说明。
图来自工控论坛压力范围0～10kPa压力范围属于相对较小的压力测量范围。
在实际应用中，选择的范围应略大于所用范围。
工作温度一般工业应用与集成电路系统的要求在－40℃～80℃之间，两款产品达到了－40℃～125℃的工作温度范围，能够满足大多数应用。
加速度传感器
•输出偏压： 8-12VDC
•恒定电流： 2-20mA， 典型值：4mA
•输出阻抗： ＜150Ω
•激励电压： 18-30VDC 典型值：24VDC
•温度范围： - 40～+120℃
•放电时间常数：≥0.2秒
•壳绝缘电阻： ＞ Ω
•安装力矩： 约20-30Kgf.cm(M5螺纹)
•几何尺寸： 六方17mm、高度24.5或31mm
电 荷 灵 敏 度 p C / g
率 范 围 ( ± 1 0 ％ ) H z
安 装 谐 振 点 k H z
横 向 灵 敏 度
%
值 线 性 ( ± 1 0 % ）
g
质 量 g m
使 用 温 度 范 围 ℃
安
装内
螺 部 用频
纹 m m
型 号
结 构电 荷 灵 敏 度 p C / g
途率 范 围 ( ± 1 0 ％ ) H
加速度传感器
完整版
综述
加速度传感器在工业生产、科研、航空航天 等领域中有着重要的应用。其中按照被测量 可以被分为角加速度传感器和 线加速度传感 器。根据敏感元件分有应变式 加速度传感器、 压阻式加速度传感器及压电式加速度传感器。 而随着科学技术的发展，智能化加速度传感 器也已经走进了我们的视野。
一 压电式加速度传感器
频率响应特性
►低频响应特性：下限频率一般为-10%左右频 响。主要由压电芯片和传感器的基座应变和 热释电效应等环境特性决定。应变加速度传 感器具有响应静态信号的特性。
►高频响应特性：上限频率一般为10%左右频 响。大约为安装谐振频率的1/3。如果要求上 限频率误差为+5%，大约为安装频率的1/5。 如果采用适当的校正系数，在更高的频率范 围也能够得到可靠的测试数据。
压力传感器原理及应用
压力传感器原理及应用压力传感器是压力检测系统中的重要组成部分,由各种压力敏感元件将被测压力信号转换成容易测量的电信号作输出,给显示仪表显示压力值,或供控制和报警使用。
压力传感器的种类繁多，如压阻式压力传感器、应变式压力传感器、压电式压力传感器、电容式压力传感器、压磁式压力传感器、谐振式压力传感器及差动变压器式压力传感器，光纤压力传感器等。
一、压阻式压力传感器固体受力后电阻率发生变化的现象称为压阻效应。
压阻式压力传感器是基于半导体材料(单晶硅)的压阻效应原理制成的传感器，就是利用集成电路工艺直接在硅平膜片上按一定晶向制成扩散压敏电阻，当硅膜片受压时，膜片的变形将使扩散电阻的阻值发生变化。
压阻式具有极低的价格和较高的精度以及较好的线性特性。
1、压阻式压力传感器基本介绍压阻式传感器有两种类型：一种是利用半导体材料的体电阻做成粘贴式应变片，称为半导体应变片，因此应变片制成的传感器称为半导体应变式传感器，另一种是在半导体材料的基片上用集成电路工艺制成的扩散电阻，以此扩散电阻的传感器称为扩散型压阻传感器。
半导体应变式传感器半导体应变式传感器的结构形式基本上与电阻应变片传感器相同，也是由弹性敏感元件等三部分组成，所不同的是应变片的敏感栅是用半导体材料制成。
半导体应变片与金属应变片相比，最突出的优点是它的体积小而灵敏高。
它的灵敏系数比后者要大几十倍甚至上百倍，输出信号有时不必放大即可直接进行测量记录。
此外，半导体应变片横向效应非常小，蠕变和滞后也小，频率响应范围亦很宽，从静态应变至高频动态应变都能测量。
由于半导体集成化制造工艺的发展，用此技术与半导体应变片相结合，可以直接制成各种小型和超小型半导体应变式传感器，使测量系统大为简化。
但是半导体应变片也存在着很大的缺点，它的电阻温度系统要比金属电阻变化大一个数量级，灵敏系数随温度变化较大它的应变—电阻特性曲线性较大，它的电阻值和灵敏系数分散性较大，不利于选配组合电桥等等。
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应变式、压阻式、压电式传感器特性比较
1．应变式传感器
应变式传感器是把力的变化转换成电阻值的变化来进行测量的，应变片是由金属导体或半导体制成的电阻体，其阻值随力所产生的应变而变化。
应变效应是导体受机械变形时，其电阻值发生变化的现象。
2．压阻式传感器
压阻式传感器的灵敏度比金属丝式应变片的灵敏度高，其精度好，而且响应频率好，工作可靠。
缺点是受温度影响较大，应进行温度补偿压阻效应是物质受外力作用发生变形时，其电阻率发生变化的现象。
3．压电式传感器
压电式传感器的原理是基于某些晶体材料的压电效应，目前广泛使用的压电材料有石英和钛酸钡等，当这些晶体受压力作用发生机械变形时，在其相对的两个侧面上产生异性电荷，这种现象称为“压电效应”。
压电式压力传感器不能用作静态测量，一般用于测量脉动压力，不能测量静压力；
压电传感器产生的信号很弱而输出阻抗很高，必须根据压电传感器的输出要求，将微弱的信号经过电压放大或电荷放大（一般是电荷放大），同时把高输出阻抗变换成低输出阻抗，此信号才能被示波器或其他二次仪表接受。
压电式传感器与压阻式传感器的区别及其优缺点
前边的那个受电场的干扰，后边那个受温度的干扰，看你用在那个场合。
前者的原理是压电效应，后者原理是受力后的应变。
前者的缺点是电荷泄露，优点是结构简单，灵敏度和信噪比高。
后者的缺点是信噪比不高，而且结构比前者复杂，优点是便宜，耐用，频率响应好。
压阻式传感器是根据半导体材料的压阻效应在半导体材料的基片上经扩散电阻而制成的器件。
其基片可直接作为测量传感元件，扩散电阻在基片内接成电桥形式。
当基片受到外力作用而产生形变时，各电阻值将发生变化，电桥就会产生相应的不平衡输出。
用作压阻式传感器的基片（或称膜片）材料主要为硅片和锗片，硅片为敏感材料而制成的硅压阻传感器越来越受到人们的重视，尤其是以测量压力和速度的固态压阻式传感器应用最为普遍。
压电式传感器：基于压电效应的传感器。
是一种自发电式和机电转换式传感器。
它的敏感元件由压电材料制成。
压电材料受力后表面产生电荷。
此电荷经电荷放大器和测量电路放大和变换阻抗后就成为正比于所受外力的电量输出。
压电式传感器用于测量力和能变换为力的非电物理量，如压力、加速度等(见压电式压力传感器、加速度计)。
它的优点是频带宽、灵敏度高、信噪比高、结构简单、工作可靠和重量轻等。
缺点是某些压电材料需要防潮措施，而且输出的直流响应差，需要采用高输入阻抗电路或电荷放大器来克服这一缺陷。
配套仪表和低噪声、小电容、高绝缘电阻电缆的出现，使压电传感器的使用更为方便。
它广泛应用于工程力学、生物医学、电声学等技术领域。