压力传感器—用于感知压力的设备
一般来说，物质可分为两类，即固体和流体。流体包括液体和气体。通过改变压力，可以将液体变成气体，反之亦然。我们知道，除了垂直于流体表面的方向外，不可能对流体施加任何方向的压力。在任何角度，除了90度，流体都会滑动或流动。
对于静止的流体，压力可以定义为垂直于边界表面单位面积A上的力F，
p = dF/dA
压力是一个力学术语，可以依赖于质量、长度和时间。压力dp = -w*dh，其中w为介质比重，h为垂直高度。
压力不受围界形状的影响，因此压力传感器有各种形状和尺寸。
气体的动能理论指出，压强可以被看作是分子总动能的度量。
p = (2/3)* (KE/V) = (1/3) * (ρ*C2) = n * r * t
在那里,
动能
V =音量
C2=分子速度平方的平均值
ρ =密度
N = no。单位体积的分子数
R =比气体常数
T =绝对温度
无论气体压力高于或低于环境空气的压力，我们说超压或真空。当压力相对于环境压力测量时，称为相对压力。当它相对于0压的真空测量时，它被称为绝对。介质的压力，如果是静止的流体，可以是静态的;如果是运动流体的动能，可以是动态的。
压力单位
压力的国际单位是帕斯卡:1pa = 1n /m2；也就是说，1帕斯卡等于1牛顿的力均匀分布在1平方米的表面上。有时，在技术系统中，使用大气压，记为1atm。1个大气压是高度为1米的水柱在+4度温度和正常重力加速度下对1平方厘米施加的压力。帕斯卡可以通过下列关系转换成其他单位
Pa=1.45 X 104磅/2=9.869 x 106atm=7.5 X 104厘米汞。
1atm =760 torr(即Torricelli) = 101325 Pa
1 psi = 6.89 X 103.Pa = 0.0703 atm。
压力测量方法
有三种不同的压力测量方法，即绝对压力，表压和差压。绝对法是相对于0pa的。计压法和差压法是相对于其他一些动压力而言的。在表压法中，基准是环境大气压力，而在差压法中，基准是系统中的另一个压力点，而不是环境压力。
水银压力传感器
基于通信容器原理，设计了一种简单高效的压力传感器。它的主要用途是测量气体压力。一根u形导线浸入水银柱中，水银柱的电阻随着水银柱高度的增加而减小。电阻连接到惠斯通电桥电路中，只要管中的压差为零，该电路就保持平衡。压力被施加到管的一个臂和不平衡桥，这导致输出信号。左管压力越大，对应臂的阻力越大，对臂的阻力越小。输出电压与未被水银分流的线臂电阻ΔR的差值成正比:
V出= v * Δr / r
该传感器可以直接以torr为单位进行校准。
风箱，薄膜，薄板
在压力传感器中，传感元件是在应变下发生结构变化的机械装置。这些设备包括波登管(c形，扭曲和螺旋)，波纹，悬链隔膜，胶囊，波纹管，桶状管和其他在压力下形状改变的组件。
一个波纹管用于将压力转换为可由适当的传感器测量的线性位移。这样，波纹管就完成了将压力转换为电信号的第一步。
压力转换成线性偏转的一个常见例子是无液气压计中的膜片。偏转装置始终形成压力室的至少一个壁，并与应变传感器(如应变片)耦合，该应变传感器将偏转转换为电信号。目前绝大多数压力传感器都是采用微加工技术制作硅膜。
压阻压力传感器
做一个压力传感器，两个基本组成部分是必需的。它们是具有已知面积(A)的板(膜)和响应施加力(F)的探测器。这两种元件都可以用硅来制造。一种硅膜片压力传感器，由作为弹性材料的薄硅膜片和一种硅膜片组成压敏电阻压力表电阻器由杂质扩散而成的膜片。
当应力施加到具有初始电阻R的半导体电阻上时，压阻效应导致电阻ΔR的变化。
ΔR/R = π1 * ρ1 + πt * ρt，其中π1和πt分别为纵向和横向的压阻系数。纵向和横向的应力分别为ρ1和ρt。
电容式压力传感器
硅膜片可用于另一种压力到电输出转换过程:在一个电容传感器。这里，隔膜位移调制电容相对于参考板。这种转换对低压传感器特别有效。一个完整的传感器可以由一块坚固的硅片制成，从而最大限度地提高其运行稳定性。膜片的设计可以在全范围内产生高达25%的电容变化，这使得这些传感器适合直接数字化。
在设计电容式压力传感器时，为了获得良好的线性度，保持膜片的平整度是很重要的。传统上，这些传感器仅在远小于其厚度的位移上是线性的。利用微机械加工技术制造带有波纹和凹槽的膜片是提高膜片线性范围的一种方法。
压电式压力传感器
压电传感器依靠石英晶体而不是电阻式桥式传感器。电极将电荷从晶体转移到内置在传感器中的放大器。这些晶体被拉伸时会产生电荷。压电式压力传感器不需要外部激励源，而且非常坚固。然而，传感器确实需要电荷放大电路，并且非常容易受到冲击和振动的影响。
光电压力传感器
当测量低水平压力时，或者相反，当需要厚膜来实现较宽的动态范围时，隔膜位移可能太小，无法确保足够的分辨率和精度。此外，大多数压阻式传感器和一些电容式传感器对温度非常敏感，这需要额外的热补偿。光学读数与其他技术相比有几个优点，即封装简单、温度影响小、分辨率高和精度高。尤其有希望的是光电传感器操作与光干扰现象。这种传感器使用法布里-珀罗(FP)原理来测量小位移。
该传感器由以下基本组件组成:带硅蚀刻膜的无源光压力芯片、发光二极管(LED)和探测器芯片。
传感器相关链接
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