核心工作原理
壓力傳感器通過檢測介質壓力變化,將其轉換為可測量的電信號,常見原理分為三類:
壓阻式:利用半導體材料的壓阻效應,壓力改變時電阻值變化,通過惠斯通電橋輸出電壓信號。例如,MEMS壓阻傳感器通過微機械加工技術將壓阻元件集成在硅膜片上,靈敏度高,適用于低壓力測量(如0-1MPa)。
壓電式:基于壓電材料的正壓電效應,壓力使材料產生電荷,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態壓力測量(如振動、沖擊),但需配合電荷放大器使用,且無法測量靜態壓力。
電容式:通過壓力改變電容極板間距或介電常數,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成電容,穩定性好,適用于中高壓場景(如1-60MPa)。
關鍵性能參數
量程:根據應用場景選擇(如氣壓測量選0-100kPa,液壓系統選0-100MPa)。
精度:包括線性度、遲滯、重復性,綜合誤差通常表示為滿量程的百分比(如±0.5%FS)。
輸出信號:模擬輸出(如4-20mA、0-5V)抗干擾能力強,數字輸出(如I²C、RS485)便于集成。
介質兼容性:需考慮傳感器與測量介質的化學相容性(如腐蝕性液體需選用不銹鋼或陶瓷材質)。
選型指南
低壓場景(如醫療設備、HVAC):選壓阻式MEMS傳感器,體積小、成本低。
動態壓力(如發動機測試、爆炸沖擊):選壓電式傳感器,響應速度快(微秒級)。
中高壓工業場景(如液壓系統、石油化工):選陶瓷電容或擴散硅傳感器,耐高壓且穩定性高。
惡劣環境(如高溫、強腐蝕):選陶瓷或不銹鋼封裝,防護等級達IP67以上。
示例:若需測量水箱水位(壓力范圍0-0.1MPa),可選壓阻式傳感器(量程0-0.2MPa,輸出4-20mA);若監測汽車發動機爆震壓力(瞬態高壓),則需壓電式傳感器(量程0-50MPa,響應時間<1μs)。