【经验】压阻式差压传感器的测量原理是什么？与压电式压力传感器的差别是什么？

时间： 2020-01-05 来源：First Sensor（TE收购）

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创新的传感器技术为用户的每一项测量任务提供了合适的压力传感器，用户不仅可以在具有不同参考值的相对压力传感器、绝对压力传感器和差压传感器之间进行选择，现代压力传感器还允许用户选择基于不同物理效应的测量原理，其中压电和压阻效应主要用于现代压力传感器中。

本文将仔细研究压阻式差压传感器的特殊性能和实用优势。

压阻式差压传感器实际上是如何工作的？

与相对压力传感器和绝对压力传感器不同，差压传感器测量的是任意两个压力的差值。差压传感器具有两个单独的压力接口（软管、螺纹或歧管）。根据校准，它可测量正差压（p1> p2）和负差压（p1 <p2）。

压阻效应

基于硅的压阻式（基于膜片）差压传感器由薄的硅膜片组成，膜片上嵌入了组成惠斯通电桥的电阻。如果存在压力差，膜片受压且电阻会变形，测量电桥中接在一起的电阻变形后会发生改变，产生压阻效应，从而改变了电阻的阻值及电桥电压，最终触发一个与压力成比例的测量信号。

基于膜片的传感器技术令人兴奋的方面：

· 即使是最小的压力负载和变化，硅膜片半导体中的电阻也会非常灵敏地做出反应。这使得压阻式差压传感器非常精确，并且支持仅有几毫巴的测量范围。

· 硅具有单晶结构，这意味着膜片在拉伸后总能恢复至原始状态而不会变形。

压阻式差压传感器的基本设计

比较：

压电式压力传感器可替代压阻式差压传感器，与基于膜片的传感器不同，压电式压力传感器由晶体片组成。在压力下，电荷分离使晶体中产生一个成比例的电压，这就是“压电效应”。电荷放大器输出电压差，数字电路将其转换为压力值。

压阻式传感器和压电式传感器各有优势，使用哪种测量原理仅取决于所涉及的应用。压电式传感器可以很好地承受高温和高动态压力过程，而基于膜片的差压传感器则具有很好的测量精度和灵敏度。

FIRST SENSOR基于膜片的差压传感器示意图

使用压阻式差压传感器的主要优点：

· 非常小的尺寸

· 测量非常精确

· 出色的灵敏度

· 可以测量最小的差压

· 测量范围大：1 mbar（100 Pa）至10 bar

· 几乎没有材料疲劳或迟滞

· 极好的抗超压性

· 模拟和数字接口

· 高度线性的信号-压力特性曲线（无气流）

用于歧管安装的压阻式低差压传感器

First Sensor（TE收购）在新的微型歧管设计中提供了基于膜片的低差压传感器。这款很小且扁平的传感器的测量范围为1 mbar至7 bar，节省空间，非常适合安装在歧管中。该压阻式传感器具有数字式信号处理，一个SPI接口和一个模拟输出信号，非常适合移动或便携式设备中的电池供电应用。

特点：

· 适合安装在歧管中

· 表面积8×13 mm，高度小于7 mm

· 高精度和长期稳定性

· 压力范围：1 mbar到7 bar

· 经校准和温度补偿（0~70℃）

· 3.3 V或5 V电源

· 15位分辨率的SPI接口

要求：

· 兼容歧管的压力端口

· 为歧管准备的外壳

· 直连，使安装点可以用O形圈密封

应用：

当压力测量需要高灵敏度、高精度，压力范围从1 mbar到10 bar和节省空间的设计时，压阻式差压传感器是理想的传感器。

基于膜片的差压传感器的典型应用领域：

· 医疗技术：呼吸机、麻醉设备、CPAP无创呼吸机、肺活量计、氧气浓缩器

· 空调技术：流量调节器、过滤器监控、燃烧器控制

· 测量技术

· 工业控制和调节技术

精确的过程连接和过滤器

一般而言，差压传感器应具有过程连接，以便可以将传感器连接到流路（通过软管等）。在许多应用中，供应管线中的附加过滤器也很重要，例如，可以使灰尘，湿气或细菌污染远离传感器。

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全部评论（1）

兴利搬砖 Lv3. 高级工程师 2022-01-19

差压传感器型号齐全，收藏学习

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