压阻式传感器
利用单晶硅材料的压阻效应和集成电路技术制成的传感器。单晶硅材料在受到力的作用后，电阻率发生变化，通过测量电路就可得到正比于力变化的电信号输出。压阻式传感器用于压力、拉力、压力差和可以转变为力的变化的其他物理量（如液位、加速度、重量、应变、流量、真空度）的测量和控制（见加速度计）。
压阻效应 当力作用于硅晶体时，晶体的晶格产生变形,使载流子从一个能谷向另一个能谷散射,引起载流子的迁移率发生变化，扰动了载流子纵向和横向的平均量，从而使硅的电阻率发生变化。这种变化随晶体的取向不同而异，因此硅的压阻效应与晶体的取向有关。硅的压阻效应不同于金属应变计（见电阻应变计），前者电阻随压力的变化主要取决于电阻率的变化，后者电阻的变化则主要取决于几何尺寸的变化（应变），而且前者的灵敏度比后者大50～100倍。
压阻式压力传感器的结构 这种传感器采用集成工艺将电阻条集成在单晶硅膜片上,制成硅压阻芯片,并将此芯片的周边固定封装于外壳之内，引出电极引线（图1）。压阻式压力传感器又称为固态压力传感器，它不同于粘贴式应变计需通过弹性敏感元件间接感受外力，而是直接通过硅膜片感受被测压力的。图1 中硅膜片的一面是与被测压力连通的高压腔，另一面是与大气连通的低压腔。硅膜片一般设计成周边固支的圆形，直径与厚度比约为20～60。在圆形硅膜片(n型)定域扩散4条p杂质电阻条,并接成全桥，其中两条位于压应力区，另两条处于拉应力区，相对于膜片中心对称。图2中是两种微型压力传感器的膜片，图中数字的单位为毫米。此外，也有采用方形硅膜片和硅柱形敏感元件的。硅柱形敏感元件也是在硅柱面某一晶面的一定方向上扩散制作电阻条 ，两条受拉应力的电阻条与另两条受压应力的电阻条构成全桥。
发展状况 1954年c.s.史密斯详细研究了硅的压阻效应，从此开始用硅制造压力传感器。早期的硅压力传感器是半导体应变计式的。后来在 n型硅片上定域扩散p型杂质形成电阻条，并接成电桥,制成芯片。此芯片仍需粘贴在弹性元件上才能敏感压力的变化。采用这种芯片作为敏感元件的传感器称为扩散型压力传感器。这两种传感器都同样采用粘片结构，因而存在滞后和蠕变大、固有频率低、不适于动态测量以及难于小型化和集成化、精度不高等缺点。70年代以来制成了周边固定支撑的电阻和硅膜片的一体化硅杯式扩散型压力传感器。它不仅克服了粘片结构的固有缺陷，而且能将电阻条、补偿电路和信号调整电路集成在一块硅片上，甚至将微型处理器与传感器集成在一起，制成智能传感器（见单片微型计算机）。这种新型传感器的优点是:①频率响应高(例如有的产品固有频率达1.5兆赫以上),适于动态测量;②体积小（例如有的产品外径可达0.25毫米），适于微型化；③精度高，可达0.1～0.01％；④灵敏高,比金属应变计高出很多倍，有些应用场合可不加放大器；⑤无活动部件，可靠性高，能工作于振动、冲击、腐蚀、强干扰等恶劣环境。其缺点是温度影响较大（有时需进行温度补偿）、工艺较复杂和造价高等。
应用 压阻式传感器广泛地应用于航天、航空、航海、石油化工、动力机械、生物医学工程、气象、地质、地震测量等各个领域。在航天和航空工业中压力是一个关键参数,对静态和动态压力,局部压力和整个压力场的测量都要求很高的精度。压阻式传感器是用于这方面的较理想的传感器。例如,用于测量直升飞机机翼的气流压力分布，测试发动机进气口的动态畸变、叶栅的脉动压力和机翼的抖动等。在飞机喷气发动机中心压力的测量中，使用专门设计的硅压力传感器,其工作温度达500℃以上。在波音客机的大气数据测量系统中采用了精度高达0.05％的配套硅压力传感器。在尺寸缩小的风洞模型试验中，压阻式传感器能密集安装在风洞进口处和发动机进气管道模型中。单个传感器直径仅2.36毫米，固有频率高达300千赫,非线性和滞后均为全量程的±0.22％。在生物医学方面,压阻式传感器也是理想的检测工具。已制成扩散硅膜薄到10微米,外径仅0.5毫米的注射针型压阻式压力传感器和能测量心血管、颅内、尿道、子宫和眼球内压力的传感器。图3是一种用于测量脑压的传感器的结构图。压阻式传感器还有效地应用于爆炸压力和冲击波的测量、真空测量、监测和控制汽车发动机的性能以及诸如测量枪炮膛内压力、发射冲击波等兵器方面的测量。此外，在油井压力测量、随钻测向和测位地下密封电缆故障点的检测以及流量和液位测量等方面都广泛应用压阻式传感器。随着微电子技术和计算机的进一步发展，压阻式传感器的应用还将迅速发展。
(注：该资料为参考内容，并非教材资料)
19742064307：电阻式传感器包括哪几类
耿肢卸
：答：该传感器包括电阻应变式、电位器式、热电阻式、半导体热敏电阻、光敏电阻、磁敏电阻。1、电阻应变式：这类传感器利用应变片来检测应变变化。2、电位器式：电位器式传感器通过改变电阻器中滑动触点的位置来改变电阻值，从而将位移或角度变化转换为电阻变化。3、热电阻式：热电阻式传感器利用材料的电阻随温度...
19742064307：电阻式传感器的工作原理
耿肢卸
：答：电阻式传感器的工作原理是利用电阻值随被测量变化而变化的特点，将被测量转换为电信号输出。电阻式传感器主要由电阻元件及电刷组成。电阻元件通常是采用金属或非金属材质制成的，其内部阻值会随着外部条件（如温度、压力、位移等）的变化而发生改变。电刷则是用来在电阻元件上产生电压输出的部分。以常见的滑...
19742064307：如何区分电容式传感器和电阻式传感器?
耿肢卸
：答：根据传感器的结构可把电容式传感器分为三种类型的结构形式。它们又可按位移的形式分为线位移和角位移两种，每一种又依据传感器极板形状分成平(圆形)板形和圆柱(圆筒)形，虽然还有球面形和锯齿形等其他形状，但一般很少用。其中差动式一般优于单组(单边)式传感器，它具有灵敏度高、线性范围宽、稳定性高等...
19742064307：传感器种类大全
耿肢卸
：答：传感器种类：电阻式传感器、变频功率传感器、称重传感器、电阻应变式传感器、热电阻传感器。1、电阻式传感器 电阻式传感器是将被测量，如位移、形变、力、加速度、湿度、温度等这些物理量转换式成电阻值这样的一种器件。主要有电阻应变式、压阻式、热电阻、热敏、气敏、湿敏等电阻式传感器件。2、变频功率...
19742064307：为什么电阻式传感器需要温度补偿?
耿肢卸
：答：用电阻应变片进行测量时，要求被测量只随应变而变，不受任何其他因素的影响，但应变片的电阻变化受温度影响很大，给测量带来很大的误差，所以要对应变片式电阻传感器进行温度补偿。1、什么是温度补偿 温度补偿是一种调整方法，其目的是使传感器的自由端参考温度更加适宜。在大多数情况下，流体的流量与密度...
19742064307：什么是电阻式温度传感器
耿肢卸
：答：电阻式温度传感器是一种利用电阻值随温度变化而变化的特性，来测量温度的电子设备中的传感器。电阻式温度传感器通常由一段电阻材料，如金属或合金制成。当温度变化时，这段电阻材料会膨胀或收缩，导致其电阻值发生变化。这种变化可能是由于材料分子间的距离变化，或者由于材料内部晶格结构的变化。这种传感器的...
19742064307：汽车上的变阻式传感器怎么检测好坏?
耿肢卸
：答：首先，检查外部电源，由于没有电源，可能会阻止有源传感器正常工作。例如，如果霍尔式曲轴位置传感器没有12V或5V电压，传感器将没有信号输出。如果电源和接地异常，检查接线。如何判断电阻应变式传感器的质量？1. 通常情况下，电阻应变称重传感器有四根导线，两根电源线和两根信号线。信号输出与负载重量成线性...
19742064307：简述电阻式传感器的工作原理
耿肢卸
：答：电阻式传感器与相应的测量电路组成的测力、测压、称重、测位移、加速度、扭矩等测量仪表是冶金、电力、交通、石化、商业、生物医学和国防等部门进行自动称重、过程检测和实现生产过程自动化不可缺少的工具之一。具体问题可以咨询专业的厂家，以OMEGA为例。自1962年成立以来，OMEGA已经从一个只生产单一产品线...
19742064307：变磁阻式传感器的工作原理和用途是什么?
耿肢卸
：答：变磁阻式传感器用途是力与力矩的测量。工作原理是内、外齿轮有相同的齿数。当转轴连接到被测轴上一起转动时，由于内、外齿轮的相对运动，产生磁阻变化，在线圈中产生交流感应电势。测出电势的大小便可测出相应转速值。变磁阻式传感器的三种基本类型，电感式传感器、变压器式传感器和电涡流式传感器都可制成...
19742064307：电阻式传感器的单臂电桥工作原理
耿肢卸
：答：电阻式传感器的单臂电桥工作原理是:当电桥的加减特性电桥的四个桥臂都由应变片组成，则工作时各桥臂的电阻状态都将发生变化(电阻拉伸时，阻值增加；电阻压缩时，阻值减小)，电桥也将有电压输出。这就是它的工作原理。
