自動化技術(shù)的進步帶動了工業(yè)設(shè)備的更新?lián)Q代。除了液柱式壓力計、彈性式壓力表外，工業(yè)設(shè)備中采用更多的是可將壓力轉(zhuǎn)換成電信號的壓力傳感器和變送器。那么這些壓力傳感器和變送器是如何將壓力信號轉(zhuǎn)換為電信號的呢？

 

　　1、壓電壓力傳感器

 

　　基于壓電效應(yīng)（Piezoelectriceffect），利用電氣元件和其他機械把待測的壓力轉(zhuǎn)換成為電量，再進行相關(guān)測量工作的測量精密儀器。壓電傳感器只可以應(yīng)用在動態(tài)測量當(dāng)中。主要的壓電材料是：磷酸二氫胺、酒石酸鉀鈉和石英。隨著技術(shù)的發(fā)展，壓電效應(yīng)也已經(jīng)在多晶體上得到應(yīng)用了。例如：壓電陶瓷，鈮鎂酸壓電陶瓷、鈮酸鹽系壓電陶瓷和鈦酸鋇壓電陶瓷等等都包括在內(nèi)。

 

　　以壓電效應(yīng)為工作原理的傳感器是機電轉(zhuǎn)換式和自發(fā)電式傳感器。它的敏感元件是用壓電材料制作而成的。當(dāng)壓電材料受到外力作用時表面會形成電荷，電荷通過電荷放大器、測量電路的放大以及變換阻抗以后，就會被轉(zhuǎn)換成為與所受外力成正比關(guān)系的電量輸出。它用來測量力以及可以轉(zhuǎn)換成為力的非電物理量，例如：加速度和壓力。

 

　　優(yōu)點是：重量較輕、工作可靠、結(jié)構(gòu)簡單、信噪比高、靈敏度高以及信頻寬等。

 

　　缺點是：有部分電壓材料忌潮濕，因此需要采取一系列的防潮措施；而輸出電流響應(yīng)又比較差，就要使用電荷放大器或者高輸入阻抗電路來彌補這個缺點。

 

　　2、壓阻壓力傳感器

 

　　壓阻效應(yīng)是用來描述材料在受到機械式應(yīng)力下所產(chǎn)生的電阻變化。不同于壓電效應(yīng)，壓阻效應(yīng)只產(chǎn)生阻抗變化，并不會產(chǎn)生電荷。大多數(shù)金屬材料與半導(dǎo)體材料都被發(fā)現(xiàn)具有壓阻效應(yīng)。由于硅是現(xiàn)今集成電路的主要材料，以硅制作而成的壓阻元件的應(yīng)用就變得非常有意義。電阻變化不單是來自與應(yīng)力有關(guān)的幾何形變，而且也來自材料本身與應(yīng)力相關(guān)的電阻，這使得其程度因子大于金屬數(shù)百倍之多。

 

　　壓阻壓力傳感器一般通過引線接入惠斯登電橋中。平時敏感芯體沒有外加壓力作用，電橋處于平衡狀態(tài)（稱為零位），當(dāng)傳感器受壓后芯片電阻發(fā)生變化，電橋?qū)⑹テ胶狻Ｈ艚o電橋加一個恒定電流或電壓電源，電橋?qū)⑤敵雠c壓力對應(yīng)的電壓信號，這樣傳感器的電阻變化通過電橋轉(zhuǎn)換成壓力信號輸出。電橋檢測出電阻值的變化，經(jīng)過放大后，再經(jīng)過電壓電流的轉(zhuǎn)換，變換成相應(yīng)的電流信號，該電流信號通過非線性校正環(huán)路的補償，即產(chǎn)生了與輸入電壓成線性對應(yīng)關(guān)系的4～20mA標(biāo)準(zhǔn)輸出信號。

 

　　為減小溫度變化對芯體電阻值的影響，提高測量精度，壓力傳感器都采用溫度補償措施使其零點漂移、靈敏度、線性度、穩(wěn)定性等技術(shù)指標(biāo)保持較高水平。