壓力傳感器的原理和分類

由于傳感器的輸出信號一般很微弱，需要將其調制與放大。隨著集成技術的發展，人們又將這部分電路及電源等電路也一起裝在傳感器內部。這樣，傳感器就可以輸出便于處理，傳輸的可用信號了。而在以前技術相對落后時，所謂的傳感器是指上文中的敏感元件，而變送器就是上文中的轉換元件。

壓阻效應是用來描述材料在受到機械式應力下所產生的電阻變化。不同于壓電效應，壓阻效應只產生阻抗變化，并不會產生電荷。

原理圖如上，當壓力變化時，電阻R1,R2,R3,R4發生變化，從而引發加載在電阻中間的電壓發生變化，這種變化反映出壓力值。

電阻應變片應用最多的是金屬電阻應變片和半導體應變片兩種。金屬電阻應變片又有絲狀應變片和金屬箔狀應變片兩種。通常是將應變片通過特殊的粘和劑緊密的粘合在產生力學應變基體上，當基體受力發生應力變化時，電阻應變片也一起產生形變，使應變片的阻值發生改變，從而使加在電阻上的電壓發生變化。這種應變片在受力時產生的阻值變化通常較小，一般這種應變片都組成應變電橋，并通過后續的儀表放大器進行放大，再傳輸給處理電路（通常是 A/D 轉換和 CPU ）顯示或執行機構。

常見的有氣隙式和差動變壓器式兩種結構形式。氣隙式的工作原理是被測壓力作用在膜片上使之產生位移，引起差動電感線圈的磁路磁阻發生變化，這時膜片距磁心的氣隙一邊增加，另一邊減少，電感量則一邊減少.另一邊增加，由此構成電感差動變化，通過電感組成的電橋輸出一個與被測壓力相對應的交流電壓。具有體積小、結構簡單等優點，適宜在有振動或沖擊的環境中使用。

差動變壓器式的工作原理是被側壓力作用在彈簧管_L，使之產生與壓力成正比的位移，同時帶動連接在彈簧管末端的鐵心移動，使差動變壓器的兩個對稱的和反向串接的次級繞組失去平衡，輸出一個與被測壓力成正比的電壓.也可以輸出標準電流信號與電動單元組合儀表聯用構成自動控制系統。

電容式壓力傳感器是利用電容敏感元件將被測壓力轉換成與之成一定關系的電量輸出的壓力傳感器。特點是，低的輸入力和侏儒能量，高動態響應，小的自然效應，環境適應性好。

它一般采用圓形金屬薄膜或鍍金屬薄膜作為電容器的一個電極，當薄膜感受壓力而變形時，薄膜與固定電極之間形成的電容量發生變化，通過測量電路即可輸出與電壓成一定關系的電信號。電容式壓力傳感器屬于極距變化型電容式傳感器，可分為單電容式壓力傳感器和差動電容式壓力傳感器。

利用諧振元件把被測壓力轉換成頻率信號的壓力傳感器。它是諧振式傳感器的重要應用方面，主要有振弦式壓力傳感器、振筒式壓力傳感器、振膜式壓力傳感器和石英晶體諧振式壓力傳感器。

當被測參量發生變化時，振動元件的固有振動頻率隨之改變，通過相應的測量電路，就可得到與被測參量成一定關系的電信號。其優點是體積小、重量輕、結構緊湊、分辨率高、精度高以及便于數據傳輸、處理和存儲等。

濺射薄膜壓力傳感器也是利用電阻應變效應工作的，與傳統應變式壓力傳感器屬于同一原理。兩者的主要差別制作工藝上。濺射薄膜壓力傳感器延用了測量壓力的金屬彈性膜片原理，應用離子束濺射和刻蝕工藝，將應變電橋直接制作在金屬測壓膜上，由于沒有活動部件，抗震動和抗沖擊能力很強，可用于惡劣的環境。