市场上常见的压力传感器的种类及原理分析

一、压电压力传感器
压电式压力传感器主要基于压电效应（Piezoelectric effect），利用电气元件和其他机械把待测的压力转换成为电量，再进行相关测量工作的测量精密仪器，比如很多压力变送器和压力传感器。压电传感器不可以应用在静态的测量当中，原因是受到外力作用后的电荷，当回路有无限大的输入抗阻的时候，才可以得以保存下来。但是实际上并不是这样的。因此压电传感器只可以应用在动态的测量当中。它主要的压电材料是：磷酸二氢胺、酒石酸钾钠和石英。压电效应就是在石英上发现的。
二、压阻压力传感器
压阻压力传感器主要基于压阻效应（Piezoresistive effect）。压阻效应是用来描述材料在受到机械式应力下所产生的电阻变化。不同于上述压电效应，压阻效应只产生阻抗变化，并不会产生电荷。
三、电容式压力传感器
电容式压力传感器是一种利用电容作为敏感元件，将被测压力转换成电容值改变的压力传感器。这种压力传感器一般采用圆形金属薄膜或镀金属薄膜作为电容器的一个电极，当薄膜感受压力而变形时，薄膜与固定电极之间形成的电容量发生变化，通过测量电路即可输出与电压成一定关系的电信号。电容式压力传感器属于极距变化型电容式传感器，可分为单电容式压力传感器和差动电容式压力传感器。
四、电磁压力传感器
多种利用电磁原理的传感器统称，主要包括电感压力传感器、霍尔压力传感器、电涡流压力传感器等。
霍尔压力传感器
霍尔压力传感器是基于某些半导体材料的霍尔效应制成的。霍尔效应是指当固体导体放置在一个磁场内，且有电流通过时，导体内的电荷载子受到洛伦兹力而偏向一边，继而产生电压（霍尔电压）的现象。电压所引致的电场力会平衡洛伦兹力。通过霍尔电压的极性，可证实导体内部的电流是由带有负电荷的粒子（自由电子）之运动所造成。
电涡流压力传感器
基于电涡流效应的压力传感器。电涡流效应是由一个移动的磁场与金属导体相交，或是由移动的金属导体与磁场垂直交会所产生。简而言之，就是电磁感应效应所造成。这个动作产生了一个在导体内循环的电流。
电涡流特性使电涡流检测具有零频率响应等特性，因此电涡流压力传感器可用于静态力的检测。
五、振弦式压力传感器
振弦式压力传感器属于频率敏感型传感器，这种频率测量具有相当高的准确度，因为时间和频率是能准确测量的物理量参数，而且频率信号在传输过程中可以忽略电缆的电阻、电感、电容等因素的影响。同时，振弦式压力传感器还具有较强的抗干扰能力，零点漂移小、温度特性好、结构简单、分辨率高、性能稳定，便于数据传输、处理和存储，容易实现仪表数字化，所以振弦式压力传感器也可以作为传感技术发展的方向之一。
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压力传感器有好多种,主要有:
1)利用晶体的压电效应的效应的压力传感器
2)利压力传感器是工业实践中最为常用的一种传感器，而我们通常使用的压力传感器主要是利用压电效应制造而成的，这样的传感器也称为压电传感器。
第一章 传感器和测量的基本知识

§1-1 测量的基本概念

测量的概念，测量的方法，直接测量的几种方法，仪表的精确度与分辨率。

§1-2 传感器中的强性敏感元件

什么叫弹性敏感元件、弹性敏感元件的弹性特性：刚度和灵敏度。弹性敏感元件的形式及其应用范围。

§1-3 传感器的一般特性

静特性：线性度、迟滞、重复性、灵敏度。

动特性：传递函数和动态响应的物理概念。

第二章 电阻型传感器及应用

§2-1 电阻丝

电阻丝（热电阻）工作原理、热电阻材料及常用热电阻、普通工业用热电阻式传感器的简单结构（附热电阻丝参数表格）

应用：主要讲测温，扩展到热电阻式流量计等。

§2-2 电位器

简单介绍结构、工作原理：主要介绍线性电位器的空载特性、阶梯特性、分辨率和阶梯误差，简单介绍负载特性和非线性电位器。

原理：电位器式压力传感器、电位器式加速度传感器。

§2-3 电阻应变片

电阻应变片的工作原理，简介应变片的结构和材料。电阻应变片的工作特性及参数、电阻应变片的温度误差及补偿办法。

半导体应变片简介、配合测量电路、应变仪简介。

应用：应变式力传感器、应变式压力传器，应变式加速传感器等。

第三章 电感型传感器及应用

§3-1 自感式

闭磁路变隙式和开磁路螺线管式的工作原理特性（含差动）。

配用电路：交流电桥。

应用：测量线位移的静态量和动态量、测量力、压力、转矩。

§3-2 差动变压器式

差动变压器的基本原理。螺线管式的工作原理、结构、特性、零点残余电压及消除。

配用电路：差动相敏检波电路和相敏整流电路简介。

应用：位移测量、振动和加速度测量、压力测量。

§3-3 电涡流式

基本知识、工作原理、电涡流的形成范围、被测体的材料、形状和大小对传感器灵敏度的影响。

配用电路简介、应用举例。

§3-4 压磁式

又叫磁弹性式。

压磁效应、压磁式传感器基本结构、工作原理、特性和应用。

第四章 电容型传感器及应用

§4-1 电容式传感器特点及结构形式

工作原理、结构形式、静特性（变间隙式、变面积式、变介质常数式）。

§4-2 电容式传感器特点及应用

特点、配用电路简介。

应用：压力传感器、加速度传感器、荷重传感器、位移传感器等。

第五章 谐振型传感器及应用

§5-1 振动弦式

结构、工作原理、激励方式。

应用：振弦式压力传感器、振梁式压力传感器、振弦式扭矩传感器。

§5-2 振动筒式

结构、工作原理、振动频率与压力关系。

应用：振动筒式压力传感器、振动管式密度传感器。

§5-3 振动膜式

结构、工作原理、应用。

第六章 光传感器及应用

§6-1 真空光电元件

真空光电变换原理和光电阴极、真空光电管、真空光电倍增管。

§6-2 光敏元件

闪光电效应、光敏电阻、光敏二极管和光敏三极管及其光谱特性与应用。

§6-3 计算光栅

光栅传感器的结构、工作原理、细分技术。

第七章 电动势型传感器

§7-1 热电偶

热电偶的工作原理、材料和常用热电偶、结构、冷端处理及测量的误差、延长导线、应用。

§7-2 光电池

光伏效应、硅光电池。

§7-3 压电石英晶体和压电陶瓷

石英晶体的压电效应、人工铁电陶瓷的压电效应（压电元件的受力状态和变形方式）压电材料和配用电路简介（电荷放大器）。

应用：压电式测力传感器、频率测量。

§7-4 霍尔元件

霍尔效应、霍尔元件的构造和基本电路、特性参数、霍尔元件的温度补偿和不等位电势补偿。

应用：微位移的测量、磁场的测量

§7-5 磁电式

基本原理与结构、非线性误差的补偿。

应用：振动的测量、扭矩的测量。

第八章 其它半导体传感器及应用

§8-1 热敏电阻

特点：材料、特性、适应及应用。

§8-2 因态压敏电阻

半导体压阻效应、扩散硅压阻器件结构简介。

应用：压阻式压力传感器、压阻式加速度传感器。

§8-3 湿敏电阻

湿敏电阻的结构和工作原理、特性及应用

湿敏电容的结构和工作原理、特性及应用

§8-4 磁敏元件

磁敏二极管和磁敏三极管的原理、特性及应用。

§8-5 气敏元件

半导体气敏电阻的工作原理、特性及应用。

我们知道，晶体是各向异性的，非晶体是各向同性的。某些晶体介质，当沿着一定方向受到机械力作用发生变形时，就产生了极化效应；当机械力撤掉之后，又会重新回到不带电的状态，也就是受到压力的时候，某些晶体可能产生出电的效应，这就是所谓的极化效应。科学家就是根据这个效应研制出了压力传感器。

压电传感器中主要使用的压电材料包括有石英、酒石酸钾钠和磷酸二氢胺。其中石英（二氧化硅）是一种天然晶体，压电效应就是在这种晶体中发现的，在一定的温度范围之内，压电性质一直存在，但温度超过这个范围之后，压电性质完全消失（这个高温就是所谓的“居里点”）。由于随着应力的变化电场变化微小（也就说压电系数比较低），所以石英逐渐被其他的压电晶体所替代。而酒石酸钾钠具有很大的压电灵敏度和压电系数，但是它只能在室温和湿度比较低的环境下才能够应用<-- adcode -->

。磷酸二氢胺属于人造晶体，能够承受高温和相当高的湿度，所以已经得到了广泛的应用。

在现在压电效应也应用在多晶体上，比如现在的压电陶瓷，包括钛酸钡压电陶瓷、PZT、铌酸盐系压电陶瓷、铌镁酸铅压电陶瓷等等。

压电效应是压电传感器的主要工作原理，压电传感器不能用于静态测量，因为经过外力作用后的电荷，只有在回路具有无限大的输入阻抗时才得到保存。实际的情况不是这样的，所以这决定了压电传感器只能够测量动态的应力。

压电传感器主要应用在加速度、压力和力等的测量中。压电式加速度传感器是一种常用的加速度计。它具有结构简单、体积小、重量轻、使用寿命长等优异的特点。压电式加速度传感器在飞机、汽车、船舶、桥梁和建筑的振动和冲击测量中已经得到了广泛的应用，特别是航空和宇航领域中更有它的特殊地位。压电式传感器也可以用来测量发动机内部燃烧压力的测量与真空度的测量。也可以用于军事工业，例如用它来测量枪炮子弹在膛中击发的一瞬间的膛压的变化和炮口的冲击波压力。它既可以用来测量大的压力，也可以用来测量微小的压力。

压电式传感器也广泛应用在生物医学测量中，比如说心室导管式微音器就是由压电传感器制成的，因为测量动态压力是如此普遍，所以压电传感器的应用就非常广。

除了压电传感器之外，还有利用压阻效应制造出来的压阻传感器，利用应变效应的应变式传感器等，这些不同的压力传感器利用不同的效应和不同的材料，在不同的场合能够发挥它们独特的用途。
用压力引起极板位移的电容式压力传感器.

压力传感器的螺纹有很多种，常见的有NPT、PT、G、M，都是管螺纹。
NPT 是 National (American) Pipe Thread 的缩写，属於美国压力传感器标准的 60 度锥管螺纹，用于北美地区.国家标准可查阅 GB/T12716-1991
PT 是 Pipe Thread 的缩写，是 55 度密封圆锥管螺纹，属惠氏压力传感器螺纹家族，多用於欧洲及英联邦国家.常用於水及煤气管行业，锥度规定为 1:16。国家标准可查阅 GB/T7306-2000
G 是 55 度非螺纹密封管螺纹，属惠氏压力传感器螺纹家族.标记为 G 代表圆柱螺纹。国家标准可查阅 GB/T7307-2001
M 是公制普通螺纹，如M20*1.5表示直径为20mm，螺距为1.5，如客户无特殊要求，压力传感器一般为M20*1.5螺纹。
另外螺纹中的1/4、1/2、1/8 标记是指螺纹尺寸的直径，单位是英寸。行内人通常用分来称呼螺纹尺寸，一寸等于8分，1/4 寸就是2分，如此类推。G 好像就是管螺纹的统称(Guan)，55、60度的划分属于功能性的，俗称管圆。螺纹由一圆柱面加工而成。
ZG俗称管锥，即螺纹由一圆锥面加工而成，一般的水管压力接头都是这样的，老国标标注为Rc</p><p>公制螺纹用螺距来表示，美英制螺纹用每英寸内的螺纹牙数来表示，这是压力传感器螺纹最大的区别，公制螺纹是60度等边牙型，英制螺纹是等腰55度牙型，美制螺纹60度。公制螺纹用公制单位，美英制螺纹用英制单位。
管螺纹主要用来进行压力管道的连接，其内外螺纹的配合紧密，压力传感器管螺纹有直管与锥管两种。公称直径是指所连接的压力管道直径，显然螺纹大径比公称直径大。 1/4，1/2，1/8是英制螺纹的公称直径，单位是英寸。
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可以参照电子秤的电路，
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