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壓力傳感器是一種能將氣體、液體或固體施加的壓力信號,精準轉換為可讀取、可傳輸的電信號(如電壓、電流或數字信號)的電子元件,核心作用是讓“無形的壓力”變為“可量化的電參數”,實現壓力的監測、控制與預警。
它的工作邏輯類似“壓力翻譯官”:當外界壓力作用于傳感器核心敏感元件(如壓敏電阻、壓電材料)時,元件會產生物理特性變化(如阻值、電荷改變),再通過電路將這種變化轉化為設備(如單片機、顯示器)能識別的電信號,最終輸出壓力數值。
一. 核心功能
它的核心任務是精確測量以下幾種壓力:
· 絕對壓力: 相對于完美真空(零壓力)測量的壓力。例如,用于測量大氣壓。
· 表壓: 相對于當前大氣壓測量的壓力。這是最常見的測量方式,例如輪胎壓力、水箱液位。
· 差壓: 兩個壓力點之間的差值。例如,用于測量過濾器兩側的壓降、流體流量。
二. 工作原理
雖然技術多種多樣,但其基本工作原理通常遵循以下步驟:
壓力 -> 物理形變 -> 電特性變化 -> 電信號
具體來說:
1. 被測壓力作用在傳感器的敏感元件(通常是膜片)上。
2. 膜片會產生極其微小的形變(彎曲)。
3. 這種形變會改變附著在膜片上的“轉換元件”的電氣特性。根據技術不同,這種變化可以是:
· 電阻變化: 使用應變片,形變導致其電阻值改變。
· 電容變化: 膜片與一個固定電極構成一個電容器,形變導致兩者間距變化,從而改變電容值。
· 壓電效應: 某些晶體材料(如石英)在受壓時會產生電荷(電壓)。
· 頻率變化: 膜片的形變會改變其諧振頻率。
4. 傳感器內部的電路會檢測到這種微小的電特性變化,并將其放大、處理,轉換成一個標準的、易于讀取的電信號(如電壓、電流或數字信號)。
三. 主要類型(基于技術)
· 應變片式壓力傳感器: 最常用、技術最成熟的一種,性價比高,應用廣泛。
· 陶瓷壓阻式壓力傳感器: 耐腐蝕、穩定性好,常用于惡劣環境。
· 擴散硅壓力傳感器: 精度高、響應快,用于高精度測量場合。
· 電容式壓力傳感器: 對低壓力敏感,功耗低。
· 壓電式壓力傳感器: 用于測量動態壓力,如發動機缸內壓力、爆炸壓力,不適合測量靜態壓力。
四. 關鍵性能參數
· 量程: 能夠測量的壓力范圍。
· 精度: 測量結果與真實值之間的誤差。
· 穩定性: 在長時間工作后,保持其性能的能力。
· 輸出信號: 如模擬量(0-5V, 4-20mA)或數字量(I2C, SPI)。
· 介質兼容性: 傳感器接觸被測介質的部分材料,必須能抵抗介質的腐蝕(例如,測量腐蝕性液體時需用不銹鋼或陶瓷膜片)。
五. 廣泛應用領域
壓力傳感器是現代工業和生活中無處不在的關鍵部件:
· 工業自動化: 監控管道壓力、壓縮機、液壓系統。
· 汽車: 發動機機油壓力、輪胎壓力監測系統(TPMS)、剎車系統、燃油壓力。
· 醫療設備: 血壓計、呼吸機、輸液泵、麻醉機。
· 消費電子: 無人機的高度計、智能手機中的氣壓計、智能手表的心率監測(通過血壓波動間接測量)。
· 家電: 洗衣機、洗碗機的水位/流量控制。
· 環境監測: 氣象站的氣壓測量。
· 航空航天: 飛機的高度和空速測量。
深圳市晶海微電子有限公司代理的壓力傳感器品牌主要有All Sensors、G-SNS吉賽思、Wika威卡 。
以下是相關介紹:
All Sensors:是美國的一家公司,深圳華美澳通傳感器有限公司利用其專利技術,專業從事MEMS壓力傳感器及應用模組的研發、生產及銷售。All Sensors的壓力傳感器和變送器有近千個品種,包括微壓力傳感器、壓差傳感器、醫用壓力傳感器等。
G-SNS吉賽思:是晶海微電子代理的品牌之一,專注于傳感器領域,提供多種類型的傳感器產品,其壓力傳感器在性能和質量上具有一定的優勢,適用于多種工業和消費電子等領域。
Wika威卡:是一家知名的壓力測量儀器制造商,其生產的A-10通用型壓力傳感器,具有卓越的質量和可靠的技術,能以幾乎恒定的精度承受高達1億次的負載循環,適用于機械制造、測量和控制技術、液壓和氣動技術等領域。