壓力傳感器（Pressure Transducer）是能感受壓力信號，并能按照一定的規(guī)律將壓力信號轉換成可用的輸出的電信號的器件或裝置。通常由壓力敏感元件和信號處理單元組成。就目前市場而言，壓力傳感器一般有差壓傳感器、絕壓傳感器、表壓傳感器，靜態(tài)壓力傳感器和動態(tài)壓力傳感器。

　　在工業(yè)領域，壓力傳感器是最為常用的一種傳感器，廣泛應用于各種工業(yè)自控環(huán)境，涉及水利水電、鐵路交通、智能建筑、生產自控、航空航天、軍工、石化、油井、電力、船舶、機床、管道等眾多行業(yè)。

　　壓力傳感器的工作原理

　　隨著信息化以及自動化技術的進步，更多的領域希望能實時了解工作環(huán)境的現狀，并及時作出應對。因而，越來越多的傳感器被應用到不同的工作場景中，壓力傳感器也在被需求的領域發(fā)揮著重要的作用。壓力傳感器是如何將接收到的壓力信號，轉換為電信號傳遞出去的？我們分析了幾種常見壓力傳感器的工作原理。

　　壓阻式壓力傳感器：電阻應變片是壓阻式應變傳感器的主要組成部分之一。金屬電阻應變片的工作原理，是吸附在基體材料上應變電阻隨機械形變而產生阻值變化的現象，俗稱為電阻應變效應。

　　陶瓷壓力傳感器：基于壓阻效應，壓力直接作用在陶瓷膜片的前表面，使膜片產生微小的形變，厚膜電阻印刷在陶瓷膜片的背面，連接成一個惠斯通電橋，由于壓敏電阻的壓阻效應，使電橋產生一個與壓力成正比的高度線性，和與激勵電壓也成正比的電壓信號，標準的信號根據壓力量程的不同標定為 2.0/3.0/3.3mV/V等，可以和應變式傳感器相兼容。

　　擴散硅壓力傳感器：工作原理也是基于壓阻效應，利用壓阻效應原理，被測介質的壓力直接作用于傳感器的膜片上（不銹鋼或陶瓷），使膜片產生與介質壓力成正比的微位移，使傳感器的電阻值發(fā)生變化，利用電子線路檢測這一變化，并轉換輸出一個對應于這一壓力的標準測量信號。

　　藍寶石壓力傳感器：利用應變電阻式工作原理，采用硅-藍寶石作為半導體敏感元件，具有無與倫比的計量特性。因此，利用硅-藍寶石制造的半導體敏感元件，對溫度變化不敏感。即使在高溫條件下，也有著很好的工作特性。此外，硅-藍寶石半導體敏感元件在使用過程中，沒有p-n漂移。

　　壓電式壓力傳感器：壓電效應是壓電傳感器的主要工作原理，壓電傳感器不能用于靜態(tài)測量，因為經過外力作用后的電荷，只有在回路具有無限大的輸入阻抗時才得到保存。但是現實中實際情況往往不是這樣，所以這決定了壓電傳感器只能夠測量動態(tài)的應力。

　　壓力傳感器在工業(yè)中的應用

　　基于其特殊的工作原理，壓力傳感器除了在生產測量中應用廣泛以外，日常生活中，我們也能在家用電器和交通工具中看到它的身影，例如汽車、摩托車和空調等。在工業(yè)中，壓力傳感器主要應用于增壓缸、增壓器、氣液增壓缸、氣液增壓器、壓力機、壓縮機、空調制冷設備等領域。

　　1、液壓系統(tǒng)

　　壓力傳感器在液壓系統(tǒng)中主要是來完成力的閉環(huán)控制。當控制閥芯突然移動時，在極短的時間內會形成幾倍于系統(tǒng)工作壓力的尖峰壓力。在典型的行走機械和工業(yè)液壓中，如果設計時沒有考慮到這樣的極端工況，任何壓力傳感器很快就會被破壞，需要使用抗沖擊的壓力傳感器。

　　壓力傳感器實現抗沖擊主要有2種方法，一是換應變式芯片，二是外接盤管。在液壓系統(tǒng)中一般采用第一種方法，因為安裝比較方便。此外還有一個原因是壓力傳感器還要承受來自液壓泵不間斷的壓力脈動。

　　2、安全控制系統(tǒng)

　　壓力傳感器在安全控制系統(tǒng)中經常被使用，主要針對的領域是空壓機自身的安全管理系統(tǒng)。

　　傳感器在安全控制領域的應用一般從性能、價格以及實際操作的安全性方便性來考慮，實踐證明，壓力傳感器在這些方面具有非常大的優(yōu)勢。壓力傳感器利用機械設備的加工技術將元件以及信號調節(jié)器等裝置安裝在一塊很小的芯片上面，體積非常小。除此之外，價格便宜也是它的一大優(yōu)點。

　　在一定程度上它能夠提高系統(tǒng)測試的準確度。在安全控制系統(tǒng)中，通過在出氣口的管道設備中安裝壓力傳感器，能在一定程度上控制壓縮機帶來的壓力，這不僅是一種保護措施，也是非常有效的控制系統(tǒng)。當壓縮機正常啟動后，如果壓力值未達到上限，那么控制器就會打開進氣口通過調整來使得設備達到最大功率。

　　3、注塑模具

　　壓力傳感器可被安裝在注塑機的噴嘴、熱流道系統(tǒng)、冷流道系統(tǒng)和模具的模腔內，它能夠測量出塑料在注模、充模、保壓和冷卻過程中從注塑機的噴嘴到模腔之間某處的塑料壓力。

　　4、監(jiān)測礦山壓力

　　傳感器技術作為礦山壓力監(jiān)控的關鍵性技術之一被使用。壓力傳感器有多種，而基于礦山壓力監(jiān)測的特殊環(huán)境，礦用壓力傳感器主要有振弦式壓力傳感器、半導體壓阻式壓力傳感器、金屬應變片式壓力傳感器、差動變壓器式壓力傳感器等。這些傳感器在礦產行業(yè)都有廣泛的應用，具體使用哪種傳感器需要根據具體的采礦環(huán)境進行選擇。

　　5、壓縮機、空調冷設備

　　壓力傳感器常用于空氣壓力機，以及空調制冷設備，這類情況需要傳感器產品外形小巧、安裝方便、導壓口一般采用專用閥針式設計等，而壓力傳感器剛好能滿足要求。

　　壓力傳感器助力疫情防治

　　眼下，形形色色的傳感器已滲透進工業(yè)制造的方方面面，每秒采集到的海量數據構成了智能物聯的基礎。得益于傳感器的廣泛應用，智能制造中的數據利用不再是一個難題，人們也能利用這些數據判斷和解決現實中面臨的難題。在此次全球范圍內的COVID-19流行期間，壓力傳感器在呼吸機中就發(fā)揮了這樣的作用。

　　新冠病毒感染后，呼吸困難是危重病人的典型癥狀。呼吸機是當下患者最需要的醫(yī)療設備，呼吸機能使肺泡在呼氣末保持一定壓力，增加功能殘氣量，防止肺泡萎陷，從而改變通氣和換氣功能，實現對病人進行輔助呼吸治療的目的。

　　在呼吸機運行系統(tǒng)中，檢測病患呼吸壓力的變化和振動（如打鼾）至關重要。病人呼氣期間的二氧化碳水平，也可通過差壓傳感器進行測量計算。比如，呼吸機通過使用差壓傳感器可測量 2英寸水柱壓力差，更好地獲取患者二氧化碳輸出量，以調節(jié)輸入壓力大小。

　　具體來說，壓力傳感器可將氣道壓力轉化為差動信號，并將測量值交給電路MCU準確做出吸氣和呼氣判斷。之后，由MCU發(fā)出指令控制進氣泵，增大或者減小管道壓強。使患者呼吸自然順暢，且不會產生抵觸感。

關注讀覽天下微信， 100萬篇深度好文， 等你來看……