壓力傳感器如何轉換信號的

　　自動化技術的進步帶動了工業設備的更新換代。除了液柱式壓力計、彈性式壓力表外，工業設備中采用更多的是可將壓力轉換成電信號的壓力傳感器和變送器。那么這些壓力傳感器和變送器是如何將壓力信號轉換為電信號的呢？

 

　　1、壓電壓力傳感器

 

　　基于壓電效應（Piezoelectriceffect），利用電氣元件和其他機械把待測的壓力轉換成為電量，再進行相關測量工作的測量精密儀器。壓電傳感器只可以應用在動態測量當中。主要的壓電材料是：磷酸二氫胺、酒石酸鉀鈉和石英。隨著技術的發展，壓電效應也已經在多晶體上得到應用了。例如：壓電陶瓷，鈮鎂酸壓電陶瓷、鈮酸鹽系壓電陶瓷和鈦酸鋇壓電陶瓷等等都包括在內。

 

　　以壓電效應為工作原理的傳感器是機電轉換式和自發電式傳感器。它的敏感元件是用壓電材料制作而成的。當壓電材料受到外力作用時表面會形成電荷，電荷通過電荷放大器、測量電路的放大以及變換阻抗以后，就會被轉換成為與所受外力成正比關系的電量輸出。它用來測量力以及可以轉換成為力的非電物理量，例如：加速度和壓力。

 

　　優點是：重量較輕、工作可靠、結構簡單、信噪比高、靈敏度高以及信頻寬等。

 

　　缺點是：有部分電壓材料忌潮濕，因此需要采取一系列的防潮措施；而輸出電流響應又比較差，就要使用電荷放大器或者高輸入阻抗電路來彌補這個缺點。

 

　　2、壓阻壓力傳感器

 

　　壓阻效應是用來描述材料在受到機械式應力下所產生的電阻變化。不同于壓電效應，壓阻效應只產生阻抗變化，并不會產生電荷。大多數金屬材料與半導體材料都被發現具有壓阻效應。由于硅是現今集成電路的主要材料，以硅制作而成的壓阻元件的應用就變得非常有意義。電阻變化不單是來自與應力有關的幾何形變，而且也來自材料本身與應力相關的電阻，這使得其程度因子大于金屬數百倍之多。

 

　　壓阻壓力傳感器一般通過引線接入惠斯登電橋中。平時敏感芯體沒有外加壓力作用，電橋處于平衡狀態（稱為零位），當傳感器受壓后芯片電阻發生變化，電橋將失去平衡。若給電橋加一個恒定電流或電壓電源，電橋將輸出與壓力對應的電壓信號，這樣傳感器的電阻變化通過電橋轉換成壓力信號輸出。電橋檢測出電阻值的變化，經過放大后，再經過電壓電流的轉換，變換成相應的電流信號，該電流信號通過非線性校正環路的補償，即產生了與輸入電壓成線性對應關系的4～20mA標準輸出信號。

 

　　為減小溫度變化對芯體電阻值的影響，提高測量精度，壓力傳感器都采用溫度補償措施使其零點漂移、靈敏度、線性度、穩定性等技術指標保持較高水平。