【经验】MEMS压力传感器该如何选型？

时间： 2023-08-17 来源：无锡芯感智公众号

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压力传感器是由压力敏感元件组成的仪器，以确定施加到传感器上的实际压力(使用不同的工作原理)并将压力信号信息转换为输出信号。

压力传感器用途极其广泛，有多个应用场景，如工业互联网、消费电子、汽车、生物医学、航空航天、天然气、化工、矿业、电力、楼宇自动化、暖通空调、食品加工、制药、医疗保健、环境监测等等。

面对种类繁杂、型号众多的压力传感器，我们应该如何选择一款合适的传感器呢，芯感智将为您带来全面解答，在选择过程中要关注用途、压力量程、精度需求、温度范围、电学要求、作业方式、压力密封要求等多个指标。

1、确认测量压力的类型

压力传感器可以分为测定绝对压力、对大气的相对压力和差压。测定绝对压力时，传感器内自身带有真空参考压，所测压力与大气压力无关，是相对于真空的压力。对大气的相对压力是以大气压力为参考压，因此传感器弹性膜一侧始终与大气是连通的。此外，还可从传感器弹性膜两侧分别导入流体压力，这样能测定流体不同地点或流体间的差压。针对不同用途应选用不同结构的压力传感器。

2、确认压力传感器的量程范围

一般而言，需要选择一个具有比最大值还要大1.5倍左右压力量程的传感器/变送器。在许多测试系统中，尤其是液压测量和加工处理中，有峰值和持续不规则的上下波动，这种瞬间的峰值能破坏压力传感器，持续的高压力值或稍微超出传感器/变送器的标定最大值会缩短传感器的寿命。

如装载机在抓举瞬间的冲击力对传感器的考验比较严厉，这种场合往往需要3倍以上的安全过载，但会影响其综合精度。也可选用阻尼装置来降低压力冲击，但这样又会降低传感器的响应速度。所以，在选择传感器/变送器时，要充分考虑压力范围、精度与其稳定性，选择最合适的解决途径。

3、确定压力传感器的测量介质

一般来讲，黏性液体(如原油)、煤浆、泥浆及其他沉淀物等往往会堵住压力接口，影响传感器的正常工作，这种情况需要采用隔离膜(即平膜结构)传感器直接与介质接触，进行压力测量。当溶剂中含有腐蚀性物质时，要选用与这些介质兼容的材质做隔离膜片，否则会影响产品的使用寿命。

4、确定压力传感器的精度

这里所说的精度主要是指：非线性，迟滞性，重复性，零点与满度偏差，温度及其他环境的影响。一般来讲，精度越高，必然在制作过程中增添了许多附加工艺以及校淮过程和补偿技术，相应成本提高了，销售价格也就越高。所以，用户在选用产品时不能只单纯地追求高精度，而应该根据实际测量的需求进行合理地选择。

5、确认压力传感器的温度范围

通常一个变送器会标定两个温度范围，即正常操作的温度范围和温度可补偿的范围。

正常操作温度范围：指产品在工作状态下不被破坏时的温度范围，在超出温度补偿范围时，可能会达不到其应用的性能指标。

温度补偿范围：在这个范围内工作，产品肯定会达到其应有的性能指标。

温度变化影响着零点漂移和满量程输出，影响压力传感器的精度。为了消除温度的影响，就需应用各种温度补偿技术。温度范围越宽，补偿技术难度越大，且校准工作量越大，所能保证的全温度范围的精度便越低。为此应根据压力传感器所应用的实际温度范围和精度要求提出合理的要求。

6、电学要求

一般普通压力传感器的输出为模拟信号，远距离输出信号电压会衰减，应采用电流信号输出。经压力变送器将电流放大后可以输出20mA以下的电流信号。这样，价格就成倍增加。

所以，选择的输出类型依赖于您的传感器与系统控制或者显示部件之间的距离，噪音，以及其他电气干扰，还有是否需要放大，最佳放置放大器的位置等。

另外，只有经过A/D和V/F变换后才能得到数字信号和频率信号。恒流源和恒压源都是通常传感器采用的两种激励源。两种激励方法是有区别的，其作用不同。恒流源激励有利于热灵敏度漂移的补偿作用。输出的类型可能就决定了需要的激励电压。许多放大式传感器都有内置的电压调节器，可以在很大范围的未调节电压源下工作。

有些传感器是有比例的，需要已调节的激励源。所使用的电源将会决定您是使用已调节电源还是未调节电源。这需要在系统成本和所有激励源之间作出折中的选择。压力传感器可以用电池供电，但更普遍的是采用直流稳压电源技术。

7、作业方式

作业方式也是需要考虑的重要问题。压力传感器的工作环境恶劣时，例如有大的振动、冲击，大的电磁干扰，对传感器提出更为严格的要求。不仅过压能力强，而且要求机械密封可靠，防松动，传感器安装正确。传感器自身的引线、引脚以及外导线都应加以电磁屏蔽，并将屏蔽良好接地。

8、对压力密封的要求

通常用的压力密封是橡胶垫(或称O型环)、环氧树脂、聚四氟乙烯垫、锥孔配合、管螺纹配合及焊接等方式。所用的密封材料决定了压力传感器的工作温度范围。

通过本次讲解，相信你对压力传感器如何选型有了全面的了解，总之，选择合适的压力传感器，需要考虑多个因素。芯感智一直以来加大研发，优化芯片尺寸、敏感膜厚度均匀性，温漂自补偿结构，并充分利用自主封装测试车间的创新工艺，使其性能与质量方面达到进口产品水平，产品具备高精度、抗干扰、抗冲击、耐腐蚀和功耗低、可靠性强等特点，广泛应用于消费电子、汽车电子、工业和医疗等领域。

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