核心工作原理
壓力傳感器通過(guò)檢測(cè)介質(zhì)壓力變化,將其轉(zhuǎn)換為可測(cè)量的電信號(hào),常見原理分為三類:
壓阻式:利用半導(dǎo)體材料的壓阻效應(yīng),壓力改變時(shí)電阻值變化,通過(guò)惠斯通電橋輸出電壓信號(hào)。例如,MEMS壓阻傳感器通過(guò)微機(jī)械加工技術(shù)將壓阻元件集成在硅膜片上,靈敏度高,適用于低壓力測(cè)量(如0-1MPa)。
壓電式:基于壓電材料的正壓電效應(yīng),壓力使材料產(chǎn)生電荷,電荷量與壓力成正比。例如,石英晶體或PVDF壓電傳感器常用于動(dòng)態(tài)壓力測(cè)量(如振動(dòng)、沖擊),但需配合電荷放大器使用,且無(wú)法測(cè)量靜態(tài)壓力。
電容式:通過(guò)壓力改變電容極板間距或介電常數(shù),電容值隨壓力變化。例如,陶瓷電容傳感器采用陶瓷膜片與固定電極構(gòu)成電容,穩(wěn)定性好,適用于中高壓場(chǎng)景(如1-60MPa)。
關(guān)鍵性能參數(shù)
量程:根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景選擇(如氣壓測(cè)量選0-100kPa,液壓系統(tǒng)選0-100MPa)。
精度:包括線性度、遲滯、重復(fù)性,綜合誤差通常表示為滿量程的百分比(如±0.5%FS)。
輸出信號(hào):模擬輸出(如4-20mA、0-5V)抗干擾能力強(qiáng),數(shù)字輸出(如I²C、RS485)便于集成。
介質(zhì)兼容性:需考慮傳感器與測(cè)量介質(zhì)的化學(xué)相容性(如腐蝕性液體需選用不銹鋼或陶瓷材質(zhì))。
選型指南
低壓場(chǎng)景(如醫(yī)療設(shè)備、HVAC):選壓阻式MEMS傳感器,體積小、成本低。
動(dòng)態(tài)壓力(如發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)試、爆炸沖擊):選壓電式傳感器,響應(yīng)速度快(微秒級(jí))。
中高壓工業(yè)場(chǎng)景(如液壓系統(tǒng)、石油化工):選陶瓷電容或擴(kuò)散硅傳感器,耐高壓且穩(wěn)定性高。
惡劣環(huán)境(如高溫、強(qiáng)腐蝕):選陶瓷或不銹鋼封裝,防護(hù)等級(jí)達(dá)IP67以上。
示例:若需測(cè)量水箱水位(壓力范圍0-0.1MPa),可選壓阻式傳感器(量程0-0.2MPa,輸出4-20mA);若監(jiān)測(cè)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)爆震壓力(瞬態(tài)高壓),則需壓電式傳感器(量程0-50MPa,響應(yīng)時(shí)間<1μs)。