【技术】压力传感器原理及其产品阵容介绍

时间： 2021-11-01 来源：Nidec

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压力传感器是将气体或液体等流体的压力转换为电信号的压力转换器的总称。压力传感器检测和测量的压力类型，大致分为以下三种。

①以大气压力为基准所表示的压力大小 = 表压

②以绝对真空为基准所表示的压力大小 = 绝压

③相对于某一任意比较的压力(基准压力)所表示的压力大小 = 差压

压力传感器原理

压力传感器在受压部使用应变片作为压力敏感元件，通常是将金属箔式应变片或是膜片粘合到圆柱形弹性体上。由于膜片受到压力而变形，将这种物理变形引起的电阻变化转换为电信号以检测和测量压力。日电产科宝电子提供两种传感方式的压力传感器：半导体压电阻型(Si-MEMS)方式和使用压电薄膜(SUS隔膜)方式。每个方式都有各自的特点，根据用途提供种类繁多的压力传感器产品。

下面来看看每种方式的工作原理：

Ⅰ.半导体压电阻型（Si-MEMS方式）

Si-MEMS 方式主要利用了单晶硅的压阻效应，是指当半导体受到应力作用时，由于应力引起能带的变化，能谷的能量移动，使其电阻率发生变化的现象。单晶硅用于压敏元件以形成隔膜。通过热扩散在硅单晶上形成的压阻效应，接收隔膜在压力下的变形作为应力。

如下图所示，连接4个压电电阻，组成惠斯通电桥电路。该桥式电路由恒定电流(标称电压DC 1.5mA)驱动。当施加压力时，R2和R3的阻值增加，另一个R1和R4的阻值减小，导致电桥电路不平衡，输出端出现电压差。该电压差成为与压力成正比的输出电压。负压原理与正压原理相同，只是极性相反而已。

下侧隔膜的截面图中，为了便于理解，故意夸大了隔膜的变形(拉伸或弯曲)(指红色虚线部分)，但实际隔膜变形量极小，几乎是几微米无法看到的。由于Si-MEMS方式，可以通过轻微的机械变形获得很大的电阻变化。作为压力输出特性，特征是相对于扭曲量(=应变比)的输出转换效率高。

隔膜横截面

Ⅱ. 压电薄膜传感器（SUS隔膜方式）

该方式具有通过绝缘膜在金属隔膜上形成一种薄膜动态应变的结构。当施加压力时，金属膜片发生变形，形成在膜片上的薄膜应变片发生变形，从而检测出应变片电阻值的变化。

压电薄膜传感器元件横截面图

如下图所示，薄膜型传感器也与硅MESM一样，连接四个薄膜电阻，形成惠斯通电桥电路。薄膜电阻由恒定电压驱动，当施加压力时，金属膜片上形成的薄膜电阻发生变形(拉伸或弯曲)以检测表电阻值的变化，得到与压力成正比的电压信号。与Si-MEMS方法相比，压力输出特性小，因此不适用于低压区域，适用于需要高真空的高压应用环境里。另外，这种方法的特点之一是可以拓宽工作温度范围，受温度影响小。

压力传感器业务介绍

丰富的产品阵容

NIDEC拥有模块型，内置放大器型，通过施加特定的压力值来打开和关闭压敏元件的触点的压力开关，以及带显示的压力计等，多种不同形式的压力传感器产品。传感器元件的种类有，半导体压电阻型Si-MEMS方式和压电薄膜(SUS)方式。其中Si-MEMS方式有，用于非腐蚀性气体的单晶硅膜片和通过在接液部分设置SUS隔膜构成硅双隔膜(硅油封装隔离)和可用于液体等腐蚀性介质里的两种。根据用途和环境适当使用传感器元件，并将其开发成各种最终产品。

近年来，Nidec还积极推出带有比例输出的内置小型放大器的类型和使用薄膜元件的高真空高温对应的新产品等，正在扩大业务领域。

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日本电产集团综合产品目录(Nidec Group Products Catalog)

型号- PM4系列,H300,D SERIES,NRFEIS-5060,DFS,GATS-2000 SERIES,TPI SERIES,GATS-7800 SERIES,R-6100,TVX,GATS-6300,GATS-8600,SX-20,RWI SERIES,ZI20A,GATS-7500系列,LSR-3230,BP100,RSH,GATS-7700 SERIES,K-MC1000,P2H系列,E300,GATS-2000系列,GATS-6300系列,NVM-6060GCP,VL-H系列,GATS-7500,MH3NCV,VL SERIES,GATS-7800系列,SS-SV,DEWE3-A4,TPI,TVX SERIES,RGA20,NRTES-1000 SERIES,FCPL,ΜV1,RSH系列,ZG SERIES,ID300,FMD,TPI系列,GATS-8600系列,S-CART,GATS-6300 SERIES,KS,CM,R-580,SS-SV SERIES,ANEX SERIES,LD SERIES,VP600GC,GE15FR PLUS,MD2,ANEX系列,NRTES-1000,P2H SERIES,FFB,VL系列,LS,RSH SERIES,RVL,VL-H SERIES,RVP,F600,SS-SV系列,S-FLAG,GATS-7500 SERIES,REC-92FT,DEWE3-PA8,ECO-KA,KCV1000-5AX,S-CART-V1000-LFT,RVL SERIES,RVP SERIES,R-700 SERIES,P2H,ZE16C,CPLS,S-CART-V500,HM500S,VM53RⅡ,GATS-7700,ANEX,NRTES-1000系列,HM-X6100,RWI,TVX系列,KA SERIES,S-CART-MINI,GATS-2000,PM4,VL-H,GATS-7700系列,CBZ,GH,GATS-8600 SERIES,R-700,R-5920系列,NRFEIS-3570,DFS SERIES,MVR-HX,MAF130EⅡ,BL-V20,ECO-KA SERIES,SERIES S-FLAG,RWI系列,HE,GATS-7800,R-5920

商品及供应商介绍 - NIDEC - 第10版 (10th Edition) - 2022年12月 (December, 2022) PDF 中英文下载

PS8 series Pressure Switch Instruction Manual

型号- PS8,PS8-102V,PS8-103G,PS8-352G,PS8 SERIES,PS8-102G

用户指南 - NIDEC - Ver. 2.0 - 2024/8/20 PDF 英文下载

Nidec Group Profile

型号- LM700,DP100,GATS SERIES,E1540H,KV42,STAR REC SERIES,FY8S25-D3,E0515H,RWI SERIES,D1350X,LSR-3230,G1238C,NRTES SERIES,RSH,G1238B,AE SERIES,LE SERIES,LM SERIES,DMN37HB,CNDC,DMN37H,NVM-6060GCP,FED6P20S-D3,KH86,PG-100N,GQ938,KF42,FY6S6-D3,LA14G-487VA,E0720L,LA12GE-344SF,E0720H,AM SERIES,LPD6G,AQ SERIES,DEWE3-A4,PM SERIES,D1751,NRFEIS,PE62,TF029B,FP8S25U,PM101,D1238,PM100,PE SERIES,PUDC,MM SERIES,R-580,FHD6P20S-D3,E1232L,G1438,E0525H/K,E1027H,KLDC,FY8S15-D3,D0925,KT42,KH42 B900,RSH SERIES,RVL,KH56 B900,PM90 SERIES,PS97-103P-MG2-J,REC-71,LE105,FH6S40H-D3,FHD6P40S-D3,NE SERIES,KH60 B900,FP8S15U,FH6S20H-D3,RVL SERIES,D0938,KT35,STAR REC,PE70,E1331K,MM300,FP7S10U,WM100,AE46,D1225,KT60,GQ625,E1033H,DMN29BB,DMN29BA,RWI,G0838,E2271Z,E1033L,AQ56,NRTES,DMN37KB,NE86,KV28,LAV10C-001,AM51,AM52,AM50,FED6P10S-D3,AE56,AE52,FP10S40U,FY9S40-D3,R-7XX,TUDC,DMN37SA,DMN37SB,KH39 800,TF037C,TF037E,TF037F,DMN37KA,NRFEIS SERIES,DMN37JB,PM90,REC-92FT,G1751,DMN37BA,GATS,DMN37BB,R-5920,GQ638

商品及供应商介绍 - NIDEC - July 2021 PDF 英文下载

【产品】采用SUS316L隔膜的高真空对应小型压力显示计PG-35L，可通过面板锁定功能设置数据保护

尼得科（Nidec）推出高真空对应小型压力显示计PG-35L，适用于高真空压应用，采用SUS316L隔膜，具有耐腐蚀性。结构紧凑、重量轻、防滴漏结构（30mm・200g・IP65）。在非显示模式下消耗较低，并且可通过面板锁定功能设置数据保护。

新产品发布时间 : 2021-11-25

PA-20 PRESSURE TRANSDUCER WITH AMP. PS20 PRESSURE SWITCH INSTRUCTION MANUAL

型号- PS20,PA-20-102V-U-3M,PS20-102V-NU,PA-20

用户指南 - NIDEC - Ver.2.0 - 2024/8/20 PDF 英文下载

致力于所有的“转动体与移动体”

型号- T2114,P2H SERIES,VL SERIES,17S SERIES,TDA113C08,GATS-7750 SERIES,VL-H SERIES,K-MC6000,TVX SERIES,SPEAR,REC-71,MATE SERIES,GATS-2000 SERIES,NRTES-1000 SERIES,R-730 SERIES,GATS-7800 SERIES,R-680E/6100,NRTES-6000 SERIES,SX-20,S-CART,GATS-8600 SERIES,LSR-3230,EV SERIES,BP100,TDA111C12,RVL SERIES,RVP SERIES,WTY2 SERIES,S-CART1000,GATS-6300 SERIES,TDA112C07,GATS-7700 SERIES,R-580,DEWE2-A4,K-MC1000,10S SERIES,SS-SV SERIES,ANEX SERIES,QUANTUM SERIES,LD SERIES,28S SERIES,REC-92FT,VS SERIES,R-5920

商品及供应商介绍 - NIDEC - 8th Edition - 2020.12 PDF 中英文下载

P-3000S PRESSURE TRANSDUCERS

型号- P-3000S-501G-02,P-3000S-501G-04,P-3000S-101D-04,P-3000S-101G-04,P-3000S-351A-10,P-3000S-501D-04,P-3000S-101D-10,P-3000S-501D-02,P-3000S-351A-04,P-3000S-702G-04,P-3000S-101G-10,P-3000S-501D-10,P-3000S-501G-10,P-3000S-102D-04,P-3000S-500G-04,P-3000S-102A-10,P-3000S-102A-04,P-3000S-102D-02,P-3000S-102G-04,P-3000S,P-3000S-102G-02,P-3000S-102G-10,P-3000S-502G-04,P-3000S-102D-10

数据手册 - NIDEC - 2020/06/19 PDF 英文下载

PS6 ELECTRONIC PRESSURE SWITCH INSTRUCTION MANUAL

型号- PS6,PS6-□□□□-□□□

用户指南 - NIDEC - Ver.3.0 - 2024/8/20 PDF 英文下载

【产品】Nidec小型轻量压力传感器P-3000S，具备表压、压差和绝对压力，适用于非腐蚀性气

尼得科(Nidec)推出压力传感器(module) P-3000S，具备表压，压差，绝对压力，三种类型的气压传感器。非常适用于非腐蚀性气体应用，内置温度补偿功能在0～50°C范围，做到非常小型与轻量，可安装印刷电路板类型设计。

产品发布时间 : 2021-11-27

PS30 PRESSURE SWITCHES WITH GAUGE

型号- ACPG-003,ACPG-002,ACPG-001,PS30,PS30-103R-N,PS30-102R-N,PS30-103R-P,PS30-102R-P,ACPG-005,ACPG-004

数据手册 - NIDEC - 2020/06/19 PDF 英文下载

PS60 DISPLAY TYPE CONPOUND PRESSURE SWITCH INSTRUCTION MANUAL

型号- PS60-103R,PS60-102R,PS60-302R,PS60,PS60-102R-NMCN

用户指南 - NIDEC - Ver.4.0 - 2024/8/20 PDF 英文下载

【产品】Nidec压力传感器PA-850，提供三种标准类型的连接埠，实现高耐腐蚀性和防滴漏结构承压部

尼得科(Nidec)推出压力传感器 (with Amp.) PA-850，丰富的压力类型(表压/绝对压力/复合/通风量规)，实现高耐腐蚀性和防滴漏结构承压部〈SUS 316L〉，经过验证的IP-65级仪表体（符合IEC标准），开关输出1点，模拟（滞后可变）标准装备。

产品发布时间 : 2021-12-19

PRESSURE SENSORS HANDLING NOTES

型号- TS-6-M5M,P-8300,P-8305,PS30,P-8505,TS-4-M5,PA-708,PZ-30,PA-758,PS6,PS8,PA-830,TS-4-M5M,PA-750,PG-100,PS83,WL10,PA-20,PC4-M5M,PA-928S,PS20,PA-920S,PG-100B,PG-100N,PC6-M5,TS-6-M5,PA-848,PC6-M5M,PG-35H,LC-0640-M5,PA-858,PG-35L,PA-930,PA-853,PS60,PA-850,PG-20,PG-200,PS85,PG-208,PA-838,PA-800,PG-35,BF4,PA-838-D,BF6,PA-968,LC-0425-M5,PA-840,PA-930-A,PC4-M5,PG-30,PA-960,PG-75,PS91

用户指南 - NIDEC - 2020/06/19 PDF 英文下载

NIDEC COMPONENTS

型号- RES16,S-8000,SM-31,CS-7,P-8505,CS-4,JC22S,TF037F-2000,REC20,8 SERIES,SMT1,F614T,SS-10,RES20,PS83,ATE4,FT-63,CFT2,JC22E,SMT3,CUS,CT-94,PA-920S,AP,CES,REC20D(W),RD,AS,JCL,RG,REC16,SC-1000,CVP,SLA215K,CVS,RS,T2114,PS97,CFP,CF-PD,CFS,ASE,PA-930,PG-200,SM-42,PS86,PS85,PG-208,SM-43,TF029B-1000,PA-97*-S,PA-800,SLE10K,ATE,JP-30,TP,PS91,P-8300,S-4000,P-8305,CHP,SLE6,REC20D,CHS,PS6,PS8,PA-830,8SS,CYP,SA-7000,CT-TA,SLE10,S-2050,P-7100,FP2,J50S,ET,P.R.C.P.,P-3000S,JP-30B,M22L10,FL,PA-848,CJS,CT-20,CF-LA,M-1305,PA-858,M-1303,SLP8A,RE30E,PA-850,PZ-200,TME1,PA-838,J40S,CF-LD,PA-838-D,PA-840,CJ25,F251R,PG-75,SLE20,PA-97＊-S,SH-7000,JT30,TF037C-2100,CS-32,P-2000,S-2000A,M-22S10,RMS20,F412R,PA-758,F17HA,F16FB,PA-750,PA-20,STME1,PA-928S,FT2,CMS,JT22,PG-100B,PA-868,PA-500,F16EA,PG-100N,PA-860,JC10,MRB,TF037E-2000,TF037C-2000,J45S,JC40S,TPL,F410T,F17FA,PG-20,CRFS,SD-1000,PG-35,RJ-13,ATLE4,PA-930-A,ALE,PG-30,REC16M,DRS,PS30,DRR,M-22E10,CFPB,CFPA,RES20D(W),REC16K,JC30S,REC16L,SC-2000,PZ-30,RE12D,CFP2,PS40,WL10,SLE210K,PS20,MR,SM-3,SL10K,JCL B,C-FAP,CL-DB,CL-DA,RE12,CAS,F310R,CT-9,RJ-9,LTM,TM-7,CT-6,SRF,RJ-5,RJ-6,LTR,HLS,T2710,PG-35H,ST-42,MC1003,PG-35L,CF-CA,PS60,SA-5000,MFS,CL-SB,ST-2,CL-SA,CSS,S-7000,ST-7,ST-4,ST-5,S-1000A,ST-32,APE,CF-DA,RJ-4,SD-2000,CRV16,SMTE3

快速参考指南 - NIDEC - 2023/6/16 PDF 英文下载