壓力傳感器壓力測量的3種不同類型
壓力傳感器由于必須測量壓力的條件、范圍和材料多種多樣，因此有許多不同類型的壓力傳感器設(shè)計(jì)。通常壓力可以轉(zhuǎn)換為某種中間形式，例如位移。然后，傳感器將此位移轉(zhuǎn)換為電輸出，例如電壓或電流。這種形式的三種最通用的壓力傳感器類型是應(yīng)變計(jì)、可變電容和壓電式。
在所有壓力傳感器中，惠斯通電橋（基于應(yīng)變）傳感器是最常見的，提供滿足不同精度、尺寸、堅(jiān)固性和成本限制的解決方案。橋式傳感器用于高壓和低壓應(yīng)用，可以測量絕壓、表壓或差壓。所有橋式傳感器都使用應(yīng)變計(jì)和隔膜。
當(dāng)壓力變化導(dǎo)致隔膜偏轉(zhuǎn)時，應(yīng)變計(jì)上會引起相應(yīng)的電阻變化，這可以通過數(shù)據(jù)采集(DAQ)系統(tǒng)進(jìn)行測量。這些應(yīng)變計(jì)壓力傳感器有幾種不同的類型：粘合應(yīng)變計(jì)、濺射應(yīng)變計(jì)和半導(dǎo)體應(yīng)變計(jì)。
在粘合應(yīng)變片壓力傳感器中，金屬箔應(yīng)變片實(shí)際上是粘合或粘合在測量應(yīng)變的表面上。這些粘合箔應(yīng)變計(jì)(BFSG)多年來一直是行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，并因其對壓力變化的快速1000 Hz響應(yīng)時間以及較大的工作溫度而持續(xù)使用。
濺射應(yīng)變計(jì)制造商將一層玻璃濺射到隔膜上，然后將薄金屬膜應(yīng)變計(jì)沉積到換能器的隔膜上。濺射應(yīng)變片傳感器實(shí)際上在應(yīng)變片元件、絕緣層和傳感膜片之間形成分子鍵。這些儀表最適合長期使用和苛刻的測量條件。
集成電路制造商開發(fā)了特別易于使用的復(fù)合壓力傳感器。這些設(shè)備通常采用半導(dǎo)體膜片，在該膜片上生長了半導(dǎo)體應(yīng)變儀和溫度補(bǔ)償傳感器。適當(dāng)?shù)男盘栒{(diào)理包含在集成電路形式中，在指定范圍內(nèi)提供與壓力成線性比例的直流電壓或電流。
如果這兩個金屬板之間的距離發(fā)生變化，則這兩個金屬板之間的電容會發(fā)生變化?？勺冸娙輭毫鞲衅鳒y量金屬隔膜和固定金屬板之間的電容變化。這些壓力傳感器通常非常穩(wěn)定和線性，但對高溫敏感并且設(shè)置比大多數(shù)壓力傳感器更復(fù)雜。
壓電壓力傳感器利用了天然晶體（如石英）的電氣特性。這些晶體在受力時會產(chǎn)生電荷。壓電壓力傳感器不需要外部激勵源并且非常堅(jiān)固。然而，傳感器確實(shí)需要電荷放大電路并且非常容易受到?jīng)_擊和振動的影響。
壓力測量應(yīng)用中傳感器故障的一個常見原因是動態(tài)沖擊，這會導(dǎo)致傳感器過載。壓力傳感器過載的典型例子被稱為水錘現(xiàn)象。當(dāng)快速流動的流體因閥門關(guān)閉而突然停止時，就會發(fā)生這種情況。流體具有突然停止的動量，這會導(dǎo)致流體受限的血管發(fā)生微小的拉伸。這種拉伸會產(chǎn)生可能損壞壓力傳感器的壓力尖峰。為了減少“水錘”的影響，傳感器通常安裝有緩沖器傳感器和壓力線之間。
緩沖器通常是一種網(wǎng)狀過濾器或燒結(jié)材料，允許加壓流體通過但不允許大量流體通過，因此可以防止水錘事件中的壓力峰值。在某些應(yīng)用中，緩沖器是保護(hù)傳感器的不錯選擇，但在許多測試中，峰值沖擊壓力是感興趣的區(qū)域。在這種情況下，您可能希望選擇不包含過度保護(hù)的壓力傳感器。
