工控技术应用－压阻式压力传感器解析

2021-05-07 10:20

在传感器行业中，力、温度和流量是应用最广泛的传感器。在当今快节奏的人类社会，由于科学技术和工程技术的飞速发展，经典物理量的监测在不同的工业技术应用中比以往有更高的频率和不同维度的应用要求。

本文通过对压阻式压力传感器技术、应用和产品的分析，阐述压阻式压力传感器的一些相关原理和概念。

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、军事装备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。

精确度

这里的精确度指的是非线性误差，非线性是指由空载荷的输出值和额定载荷时输出值所决定的直线和增加负荷的实测曲线之间最大偏差对于额定输出值的百分比。两款产品的最大误差在±5％，在实际的应用中，通常会在±5％以内，这个精度对于消费和商用是能够完全满足的。

零点输出

在工作电压的激励下，理论上传感器的输出应该为零，但实际上传感器的输出是不稳定的，导致了一个偏差范围，此范围越小越好。两款产品均具有优良的零输出控制范围，可提供相对较好的可靠性和稳定性。

对于传感器企业来说，当前和未来的市场机遇与挑战并存，更多的中国传感器企业正朝着正确的方向大踏步前进。随着工业物联网和智能制造水平的提高，相信会涌现出更多国内优秀的传感器企业和产品。

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