压力传感器原理

压阻式压力传感器是利用单晶硅材料的压阻效应和集成电路技术制成的传感器。压阻式传感器常用于压力、拉力、压力差和可以转变为力的变化的其他物理量(如液位、加速度、重量、应变、流量、真空度)的测量和控制。

压阻效应

当力作用于硅晶体时，晶体的晶格产生变形,使载流子从一个能谷向另一个能谷散射,引起载流子的迁移率发生变化，扰动了载流子纵向和横向的平均量，从而使硅的电阻率发生变化。这种变化随晶体的取向不同而异，因此硅的压阻效应与晶体的取向有关。硅的压阻效应不同于金属应变计，前者电阻随压力的变化主要取决于电阻率的变化，后者电阻的变化则主要取决于几何尺寸的变化(应变)，而且前者的灵敏度比后者大50～100倍。

压阻式压力传感器结构

压阻式压力传感器采用集成工艺将电阻条集成在单晶硅膜片上,制成硅压阻芯片,并将此芯片的周边固定封装于外壳之内，引出电极引线。压阻式压力传感器又称为固态压力传感器，它不同于粘贴式应变计需通过弹性敏感元件间接感受外力，而是直接通过硅膜片感受被测压力的。硅膜片的一面是与被测压力连通的高压腔，另一面是与大气连通的低压腔。硅膜片一般设计成周边固支的圆形，直径与厚度比约为20～60。在圆形硅膜片(N型)定域扩散4条P杂质电阻条,并接成全桥，其中两条位于压应力区，另两条处于拉应力区，相对于膜片中心对称。硅柱形敏感元件也是在硅柱面某一晶面的一定方向上扩散制作电阻条?，两条受拉应力的电阻条与另两条受压应力的电阻条构成全桥。

压力传感器的应用有哪些

1、压力传感器可用于高压压缩空气和气体的压力测量和控制。

在工业空气压缩机中，压力传感器可用于测量和控制入口和出口压力、过滤器压降、冷却水入口和出口压力以及压缩机机油压力。将测量的压缩空气压力转换为模拟电子信号。压力测量范围通常为100至1000 PSI。传感器对于保持压缩机的性能和效率起着关键作用。例如压力传感器能够测量储气罐内的气压,用来控制压缩机的启动和关闭。使用压缩空气的领域(制造、建筑、化工、气动工具、石油和天然气、食品饮料行业以及医疗设备)中实现精确控制。如用于压缩空气实现塑料瓶的吹塑成型，以及操作气锤、气钉枪和手提钻等气动工具。牙科诊所用有空气压缩机。

3、压力传感器在石油化工、炼油厂、输送管道和泵站，石油测井，电厂及热电厂热电机组、空调机组、制冷机组、工业自动化控制领域，实验室压力效验、在低压铸造炉的压力控制系统，工业过程检测与控制、工程机械液压系统如船舶,、铲车、装载机，在污水处理、给水系统、钢铁、能源恒压变频供水系统，用于液体或气体的压力测量与控制，有着广泛的应用。

3、压力传感器在内燃机、发动机液压及气动系统 如控制汽车发动机的进气排气的量，ABS刹车系统，发动机变速箱燃油压力测量与控制，有着广泛的应用。

4、医药及医疗仪器、食品和饮料厂、 制药厂、酿酒、生化、高温杀菌机组会用到压力传感器测试高的气压。传感器作为一个感测器，压力测量的应用范围在工业自控环境中应用最为广泛。

压力传感器是一种常用的压力仪表，在多个行业中都有一定的应用。用户在使用压力传感器的时候确定如何检测压力传感器显得十分重要，检测压力传感器根据目的不同，检测的项目也不一样。