1.5 压力传感器
传感器模块性能参数表
传感器模块性能参数表
传感器模块名称性能参数
电阻式传感器线性范围≥±2mm；非线性误差≤1.5％
电容式传感器线性范围≥±3mm；非线性误差≤1.5％
电感式传感器线性范围≥±3mm；非线性误差≤2.5％
光电式传感器转速测量范围：0～2400转/分
霍尔式传感器测量范围≥2mm
霍尔式转速传感器转速测量范围：0～2400转/分
涡流式传感器测量范围≥4mm
涡流式转速传感器转速测量范围：0～2400转/分
温度式传感器(AD590) 温度控制范围：室温～80℃
K型热电偶温度控制范围：室温～80℃
E型热电偶温度控制范围：室温～80℃
铂热电阻(Pt100) 温度控制范围：室温～80℃
铜热电阻(Cu50) 温度控制范围：室温～80℃
磁电式传感器灵敏度：0.5V/m/s
磁电式转速传感器转速测量范围：0～2400转/分
压电式传感器振动频率范围：1～30Hz
光纤传感器测量范围≥1.5mm
压阻式压力传感器测量范围0～50KPa；非线性误差≤1.5％；精度≤2％超声波式传感器测量范围：20～60cm
气敏式传感器测量范围：50-200ppm
湿敏式传感器测量范围：10-95％RH
热释电红外传感器测量范围：3200V/W
硅光电池传感器测量范围：0.35A/W
转速传感器测量范围：0～2400转/分
1。
电阻应变片压力传感器实验报告
电阻应变片压力传感器实验报告电阻应变式传感器&压力传感器实验报告电阻应变式传感器&压力传感器——实验报告院系：管理学院姓名：胡阳学号：PB12214074电阻应变式传感器实验内容1、自己设法确认各传感器的受力是拉伸还是压缩力，并用图示说明。
2、利用所提供的元件连接单臂电桥，桥电压由万用表给出，记下零点电压。
3、依次增加砝码，测量单臂电桥的m~U定标曲线。
有了定标曲线后，就作成了一台简易的电子秤。
提示：电子秤的量程约2公斤，请勿加载过重的物体，以免损坏应变片。
4、测量待测物体的质量。
5、连接全桥电路，重复1~3步。
6、比较电路的灵敏度。
7、实验总结数据处理:1.单臂，全桥的定标线（一）单臂电桥-52.6-52.7U/mV-52.9-53.0-53.1-53.20100200300400500m/gLinear Regression for Data1_B:Y = A + B * XParameter Value Error------------------------------------------------------------A -53.17155 0.00501B 0.00107 1.65553E-5------------------------------------------------------------ R SD N P------------------------------------------------------------ 0.99952 0.00692 6 0.0001（二）全桥：0.0530.0520.051U/V0.0490.0480100200300400500600m/gLinear Regression for Data1_B:Y = A + B * XParameter Value Error------------------------------------------------------------A 0.05271 2.06453E-5B -7.33992E-6 5.71108E-8------------------------------------------------------------R SD N P-------------------------------------------------------------0.99985 3.02908E-5 7 0.0001------------------------------------------------------------2、待测物体质量，比较两种电路灵敏度：单臂电桥：U= -53.17155 +0.00107 * m ; 待测物体电压：-52.57mV代入式子求得待测物体质量：m=562.20g全桥电路：U=0.05271 +（-7.33992E-6）* m；待测物体电压：0.0493V代入式子求得待测物体质量：m=464.58g单臂电桥S1=0.00107（mV/g）全桥电路S2=0.00734（mV/g）可知S3S2S1，即全桥电路的灵敏度高，单臂电桥的灵敏度低。
JJG 860—94压力传感器(静态)检定规程
压力传感器（静态）检定规程JJG 860—94本规程主要起草人：许新民（航空工业总公司第304研究所）郭春山（中国计量科学研究院）张首君（中国计量科学研究院）参加起草人：陈景文（航空工业总公司第304研究所）目次一概述二技术要求三检定条件四检定项目和检定方法五检定结果处理和检定周期附录1 压力传感器检定记录格式附录2 检定证书内容格式（1）附录3 检定证书内容格式（2）压力传感器（静态）检定规程本检定规程适用于新制造、使用中和修理后的压力传感器的静态检定。
一概述压力传感器是一种能感受压力，并按照一定的规律将压力转换成可用输出信号（一般为电信号）的器件或装置，通常由压力敏感元件和转换元件组成。
按压力测试的不同类型，压力传感器可分为表压传感器、差压传感器和绝压传感器等。
二技术要求1压力传感器的准确度等级和允许基本误差应符合表1规定。
表12压力传感器的配套应完整，外观不应有影响计量性能的锈蚀和损伤。
各部件应装配牢固，不应有松动，脱焊或接触不良等现象。
3压力传感器在外壳上或外壳的铭牌上应清楚地标明其型号和编号。
压力传感器的名称、测量范围、准确度等级、制造厂家、制造日期及工作电源可在外壳或铭牌上标明，或在相应的技术文件中说明。
4差压传感器的高压（＋）和低压（－）接嘴应有明确的永久性标志。
5压力传感器的电源端和信号输出端应有明确的区别标志。
6重复性误差。
压力传感器的重复性误差不得大于允许基本误差的绝对值。
7回程误差。
压力传感器的回程误差不得大于允许基本误差的绝对值。
8线性误差。
压力传感器的线性误差的绝对值不得大于允许基本误差的绝对值。
非线性压力传感器对此不作要求。
三检定条件9 压力标准器压力标准器选择的基本原则是其基本误差的绝对值应小于被检压力传感器基本误差绝对值的1／3。
准确度等级为0.05级的压力传感器允许采用一等标准器（±0.02%）作为压力标准器。
压力标准器可选用工作基准活塞式压力计、工作基准微压计、标准活塞式压力计、标准活塞式压力真空计、气体活塞式压力计、标准浮球式压力计、标准液体压力计、补偿式微压计、数字式压力计、精密压力表及其他相应准确度等级的压力计量标准器。
VALCOM VSW2系列带显示器压力传感器设置说明
VALCOM VSW2系列带显示器压力传感器设置说明
1、数值校零
方向下+S键同时按下两秒，显示SHFT自动校零。
2、键盘锁
上下键同时按压1秒，实现开锁、解锁。
3、数值设置
键盘解锁状态
按住M两秒进入设置模式
按上键选择到3（设置输出NPN或PNP）
按M进入设置，上键选择NPN或PNP按M确认，S返回设置按上键选择到6（设置输入量程）
按M进入设置（当按下M一刹那显示A5-O设置的是，压力传感器输出4mA对应的数值，当按下M一刹那显示A5-F设置的是，压力传感器输出20mA对应的数值。
例-图纸要求压力检测输入为0~1.5mpa，对应输入A5-O为0、A5-F为1500）
显示A5-O设置4mA对应的数值，设置好按M进入下一步并保存，显示A5-F设置20mA对应的数值，设置好按M进保存，S返回设置
全部设置结束按S退出到测量模式。
压电式压力传感器
（a）
（b）
图2-24 电压放大器及其等效电路
（a）电压放大器电路 （b）等效电路
2．测量电路
电荷放大器实际上是一个具有反馈电容 Cf 和反馈电阻 Rf 的高增益运算放大器。其
等效电路如图 2-25（b）所示，由于运算放大器输入阻抗非常高，放大器的输入端几乎
没有分流，故可以忽略 Ra 和 Ri 。
1．等效电路 压电式压力传感器的等效电路与压电元件的一样，既可以等效为一个电压源Ua 和一 个电容器 Ca 的串联电路；也可以等效为一个电荷源 q 和一个电容器 Ca 的并联电路。
（a）
（b）
图2-21 压电元件等效图 （a）压电元件 （b）等效电容
（a）
（b）
图2-22 压电式压力传感器的等效电路
传感器原理与应用
1.1 压电效应
将机械能转换成电能的现象，称为压电效应，也称顺压电效应或正压电效应。 压电效应和逆压电效应是两个相逆的过程，压电效应是将机械能转化为电能， 而逆压电效应则是将电能转化为机械能
图2-18 压电效应和逆压电效应
1.2 压电材料
1．石英晶体 石英晶体在低温下常为带尖顶的六方柱状结构，纯净的石英晶体无色透明，呈玻璃光泽。 石英晶体会产生压电效应，是应用极为广泛的压电材料。
优点是性能非常稳定，且有很大的机械强度和稳定的机械性能。
但石英晶体价格比较昂贵，且压电系数比压电陶瓷的低很多
2．压电陶瓷
压电陶瓷是一类具有压电特性的电子陶瓷材料，它能够完成 机械能和电能之间的互换，压电陶瓷的主要材料是具有铁电性的 非金属晶粒。
压电陶瓷价格便宜、灵敏度高、机械强度好，且有较高的介 电常数和压电系数。
1.4 应用实践——压电式压力传感器在胎压检测中的应用
传感器的基本特性
a2，a3，…，an为非线性项待定常数。
传感器的静态特性
若a0 = 0，表示静态特性通过原点。此时静态特性是由线性项（X）和非线性项
（
）叠加而成，一般可分为以下四种典型情况：
a2X2,..a .,nXn
1)理想线性（图1-1a） ：
Y a1X
(1-2)
2)具有X奇次项的非线性（图1-1b）
Ya1Xa3X3a5X5...
传感器的静态特性
1.1.2 灵敏度
热电偶温度传感器，在某一时刻温度变化了1℃时，其输出电压变化了5mV，那么其灵敏度应表 示为5mV/℃。
提高传感器的灵敏度，可得到较高的测量精度，但灵敏度愈高，测量范围愈窄，稳定性也往往愈 差。
传感器的静态特性
1.1.3 精度
传感器的精度表示传感器在规定条件下允许的最大引用误差相对于传感器满量程输出的百分比， 可表示为
传感器的静态特性
重复性 是指在同一工作条件下，输入量按同一方向在全测量范围内连续变动多次所得特性 曲线的不一致性。
1.1.6 重复性
传感器的静态特性
重复性：在数值上用正反行程中最大重复差值 计算。即
Lmax
(2~3)Lmax100%(1-11)
k
YFS
为k 重复性为最大 L 正m a 、x反行程重复性偏差。
a a a b b b , 0
,...,
1
n
及
, 均,.为.常.数, 。
01
m
只要对式（1-14）的微分方程求解，便可得到动态响应及动态性能指标。
绝大多数传感器输出与输入的关系均可用零阶、一阶或二阶微分方程来描述。
1.2.1 动态特性的一般数学模型
1.零阶传感器的数学模型
汽车进气绝对压力传感器
对空燃比控制起决定性作用的传感器是空气计量系统。
空气计量系统告诉ECU进多少空气ECU就配多少燃油，喷多少油作重要依据。
所以说能导致汽车混合器漂移量过大非常大的就是空气计量系统问题。
如果车喷油量偏差非常多一般就是空气流量传感器问题，因为一般其它传感器只是辅助没有权限控制那么大的喷油量，偏差也只是稍稍进展一些错误修正产生的。
其它传感器做不到那么大的控制范围。
控制程序中的喷油计算公式，进气量是主要决定因子，其它的只是修正因子。
全世界的所有发动机对混合器的需求都是一样的，区别不会太大。
但是到故障诊断的时候要区分控制系统。
目前的汽车发动机电控系统主要分为两大类，即以空气流量计为代表的L型系统和以进气压力传感器为代表的D型系统。
这两种系统的工作方式不同，故障现象不同。
空气流量计〔L型〕和进气压力传感器〔D型〕都属于空气计量装置，但是空气流量计属于直接测量进气量。
进气压力传感器属于间接测量进气量。
空气流量计种类：〔翼板式-根本淘汰〕、〔卡门涡旋式-使用率1%〕、〔热线热膜式-使用率99%〕。
流量计和压力传感器的区别：1、安装位置不同：空气流量计安装在空滤后面节气门前的管道中，进入进气管的空气都要经过空气流量计。
进气压力传感器安装在节气门后进气门前，靠检测进气管道中的气压力〔负压、真空度检测为负值〕间接判断空气流量。
2、反响速度不同：空气流量计响应速度快，因空气流量计的安装位置比拟靠前。
当空气进入进气管后马上就能得出空气量。
进气压力传感器反响相对较慢，因为当空气流量计得出测量结果的时候相对于进气压力传感器空气都还没有进入到节气门后面。
空气流量计流量传感器优缺点：响应快，测量准。
收油门时对进气量的测量没有进气压力传感器准确。
价格昂贵一般400-20000.一般用在中高端车。
压力传感器优缺点：加油门的时候测量不准，反响较慢。
但优点是收油门的时候测量节气门后的压力，判断空气流量比拟准。
价格相对廉价最多400，一般用在低端车。
tecsis压力表,tecsis压力传感器
Tecsis P3297B074021 压力传感器 0-6 BAR R1/4(3297.074.021)
Tecsis P3297B075001 压力传感器 0-10BAR 4-20mA G1/4
Tecsis P3297B075021 压力传感器 0-10 BAR 4-20mA,R1/4(3297.075.021)
0.18 kg
0.18 kg
0.17 kg
Stainless steel, black Front flange or front ring with mounting bracket Dual scale
Ohter threads on request
ø 0.3 ; ø 0.4 ; ø 0.8
Models: P1450, P1452, P1456 DE 203 e p. 1 / 2
苏州迅鹏进口仪表事业部
Technical data
Models Nominal size Symbol
P1450
P1452 63
P1456
Options
Accuracy class Ranges
Application
Tecsis 3297.086.021 压力传感器 0-400 BAR R1/4
Tecsis 3297.087.021 压力传感器 0-600 BAR R1/4
Tecsis P3297B069021 压力传感器 0-1 BAR 4-20mA,R1/4(3297.069.021)
Tecsis P3297B073021 压力传感器 0-4 BAR 4-20mA,R1/4
Copper alloy up to 250 bar, above 400 bar stainless steel
压力变送器选型
压力变送器[2]概念一般意义上往往指压力变送器主要由测压元件传感器、测量电路和过程连接件等组成。
它能将接收的气体、液体等压力信号转变成标准的电流信号(4~20mADC)，以供给指示报警仪、记录仪、调节器等二次仪表进行测量、指示和过程调节。
压力变送器根据测压范围可分成一般压力变送器（0.001MPa～20MP3）和微差压变送器（0～1.5kPa），负压变送器三种压力变送器,压力传感器的主要作用:把压力信号传到电子设备，进而在计算机显示压力其原理大致是：将水压这种压力的力学信号转变成电流（4-20mA）这样的电子信号压力和电压或电流大小成线性关系，一般是正比关系所以，变送器输出的电压或电流随压力增大而增大由此得出一个压力和电压或电流的关系式压力变送器的被测介质的两种压力通入高、低两压力室，低压室压力采用大气压或真空，作用在δ元件(即敏感元件)的两侧隔离膜片上，通过隔离片和元件内的填充液传送到测量膜片两侧。
压力变送器是由测量膜片与两侧绝缘片上的电极各组成一个电容器。
当两侧压力不一致时，致使测量膜片产生位移，其位移量和压力差成正比，故两侧电容量就不等，通过振荡和解调环节，转换成与压力成正比的信号。
简介压力变送器用于测量液体、气体或蒸汽的液位、密度和压力，然后将压力信号转变成4～20mA DC信号输出。
压力变送器分电容式压力变送器和扩散硅压力变送器，陶瓷压力变送器，，应变式压力变送器等。
1. 性能规格（零基准校验范围，参考条件下，硅油充液，316 L不锈钢隔离膜片。
）1.1. 参考精度数字、智能：±0.1%校验量程模拟、线性：±0.2%校验量程1.2. 稳定性数字、智能：6个月，±0.1%URL模拟、线性：6个月，±0.2%URL1.3. 环境温度影响零点误差：±0.１%URL/56℃总体误差：±(0.2%URL+0.18%校验量程）/56℃零点误差：±0.１%URL/56℃总体误差：±(0.5%URL+0.5%校验量程）/56℃1.4. 振动影响在任意轴向上，200Hz下振动影响为±0.05%URL/g1.5. 电源影响小于±0.005%输出量程/伏特。
基于SOI的MEMS高温压阻式压力传感器
第58卷第4期 2021年4月撳纳电子技术Micronanoelectronic TechnologyVol.58 No.4April 2021t)M E M S与待感眾$DOI：10. 13250/ki.wndz.2021. 04. 007基于SO I的MEMS高温压阻式压力传感器单存良a’b，梁庭a’b，王文涛a’b，雷程a’b，薛胜方a’b，刘瑞芳a’b，李志强a’b(中北大学仪器与电子学院a.仪器科学与动态测试教育部重点实验室；b.动态测试技术山西省重点实验室，太原 030051)摘要：基于高温环境下压力实时监测的广泛需求，设计并制备了一种最大量程为1.5 MPa的绝缘体 上硅（SOI)压阻式压力传感器。
根据压阻效应原理和薄板变形理论，完成了传感器力学结构和电 学性能的设计，采用微电子机械系统（MEMS)加工工艺完成了敏感芯片的制备，并使用了一种可 耐300 °C高温的封装技术。
实验中采用了常温压力测试平台和压力-温度复合测试平台进行测试，测试结果表明，封装后的传感器在常温环境下具有良好的非线性误差、迟滞性和重复性，其灵 敏度可达到0.082 8 mV/kPa,同时在300 °C高温环境中其灵敏度仍可达0.063 8 mV/kPa。
关键词：高温压力传感器；微电子机械系统（MEMS);压阻效应；灵敏度；倒装封装中图分类号：TP212; TH703 文献标识码：A文章编号：1671-4776 (2021) ()4_0325-(_)7MEMS High Temperature PiezoresistivePressure Sensor Based on SOIShan Cunliang*,b,Liang Ting*'b,Wang Wentao8,b,Lei Chenga-b,Xue Shengfang*'b,Liu Ruifang a,b,Li Zhiqianga,b(a. Ke y Laboratory o f Instrum entation Science and D ynam ic M easurement o f M inistry o f Education；b. Sh a n xi Provincial K ey Laboratory o f D ynam ic Testing T echnology，School o f Instrum ent andElectronics, North U niversity o f China , Taiyuan030051, C hina)Abstract：Based on the wide demand for real-time pressure monitoring in high temperature environment,a piezoresistive pressure sensor with the maximum range of 1. 5 MPa based on silicon-on-insulator (SOI)was designed and prepared.According to the principle of piezoresistive effect and the theory of thin plate deformation,the mechanical structure and electrical properties of the sensor were designed.The sensitive chip was prepared by the micro-electromechanical system (MEMS)processing technology,and a packaging technology to withstand high temperature of300 °C was used.A room temperature pressure test platform and a pressure-temperature composite test platform were used for testing in the experiment.The test results show that the encapsulated sensor has good nonlinear error,hysteresis and repeatability at room temperature,and收稿日期：2020-11-03基金项目：山西省重点研发计划项目（201903D121123);山西省自然科学基金项目（201801D121157, 201801D221203)通信作者：梁庭，E-mail:********************.cn325徵M电子技术its sensitivity can reach0. 082 8 mV/kPa,while its sensitivity can still reach0. 063 8 mV/kPa at 300 °C high temperature.Keywords: high temperature pressure sensor；micro-electromechanical system(MEMS)；pie-zoresistive effect；sensitivity；flip chip packageEEACC： 7230M； 2575Fo引百高温恶劣环境下，压力的原位测量需求广泛存 在于各领域中，如汽车和飞机发动机舱内部的高温 压力测量控制、航空航天飞行器外表面高温压力测 量等。