五种压力传感器工作原理汇总

随着自动化技术的进步，在工业设备中，除了液柱式压力计、弹性式压力表外，目前更多的是采用可将压力转换成电信号的压力变送器和压力传感器。那么这些压力变送器和压力传感器是如何将压力信号转换为电信号的呢？不同的转换方式又有什么特点呢？今天为大家汇总了目前常见的几种压力传感器的测量原理，希望能对大家有所帮助。

一、压电压力传感器
压电式压力传感器主要基于压电效应（Piezoelectric effect），利用电气元件和其他机械把待测的压力转换成为电量，再进行相关测量工作的测量精密仪器，比如很多压力变送器和压力传感器。压电传感器不可以应用在静态的测量当中，原因是受到外力作用后的电荷，当回路有无限大的输入抗阻的时候，才可以得以保存下来。但是实际上并不是这样的。因此压电传感器只可以应用在动态的测量当中。它主要的压电材料是：磷酸二氢胺、酒石酸钾钠和石英。压电效应就是在石英上发现的。

当应力发生变化的时候，电场的变化很小很小，其他的一些压电晶体就会替代石英。酒石酸钾钠，它是具有很大的压电系数和压电灵敏度的，但是，它只可以使用在室内的湿度和温度都比较低的地方。磷酸二氢胺是一种人造晶体，它可以在很高的湿度和很高的温度的环境中使用，所以，它的应用是非常广泛的。随着技术的发展，压电效应也已经在多晶体上得到应用了。例如：压电陶瓷，铌镁酸压电陶瓷、铌酸盐系压电陶瓷和钛酸钡压电陶瓷等等都包括在内。

以压电效应为工作原理的传感器，是机电转换式和自发电式传感器。它的敏感元件是用压电的材料制作而成的，而当压电材料受到外力作用的时候，它的表面会形成电荷，电荷会通过电荷放大器、测量电路的放大以及变换阻抗以后，就会被转换成为与所受到的外力成正比关系的电量输出。它是用来测量力以及可以转换成为力的非电物理量，例如：
加速度和压力。它有很多优点：重量较轻、工作可靠、结构很简单、信噪比很高、灵敏度很高以及信频宽等等。但是它也存在着某些缺点：有部分电压材料忌潮湿，因此需要采取一系列的防潮措施，而输出电流的响应又比较差，那就要使用电荷放大器或者高输入阻抗电路来弥补这个缺点，让仪器更好地工作。

二、压阻压力传感器
压阻压力传感器主要基于压阻效应（Piezoresistive effect）。压阻效应是用来描述材料在受到机械式应力下所产生的电阻变化。不同于上述压电效应，压阻效应只产生阻抗变化，并不会产生电荷。

大多数金属材料与半导体材料都被发现具有压阻效应。其中半导体材料中的压阻效应远大于金属。由于硅是现今集成电路的主要，以硅制作而成的压阻性元件的应用就变得非常有意义。的电阻变化不单是来自与应力有关的几何形变，而且也来自材料本身与应力相关的电阻，这使得其程度因子大于金属数百倍之多。N型硅的电阻变化主要是由于其三个导带谷对的位移所造成不同迁移率的导带谷间的载子重新分布，进而使得电子在不同流动方向上的迁移率发生改变。其次是由于来自与导带谷形状的改变相关的等效质量(effective mass)的变化。在P型硅中，此现象变得更复杂，而且也导致等效质量改变及电洞转换。

压阻压力传感器一般通过引线接入惠斯登电桥中。平时敏感芯体没有外加压力作用，电桥处于平衡状态（称为零位），当传感器受压后芯片电阻发生变化，电桥将失去平衡。若给电桥加一个恒定电流或电压电源，电桥将输出与压力对应的电压信号，这样传感器的电阻变化通过电桥转换成压力信号输出。电桥检测出电阻值的变化，经过放大后，再经过电压电流的转换，变换成相应的电流信号，该电流信号通过非线性校正环路的补偿，即产生了输入电压成线性对应关系的4～20mA的标准输出信号。

为减小温度变化对芯体电阻值的影响，提高测量精度，压力传感器都采用温度补偿措施使其零点漂移、灵敏度、线性度、稳定性等技术指标保持较高水平。

三、电容式压力传感器
电容式压力传感器是一种利用电容作为敏感元件，将被测压力转换成电容值改变的压力传感器。这种压力传感器一般采用圆形金属薄膜或镀金属薄膜作为电容器的一个电极，当薄膜感受压力而变形时，薄膜与固定电极之间形成的电容量发生变化，通过测量电路即可输出与电压成一定关系的电信号。电容式压力传感器属于极距变化型电容式传感器，可分为单电容式压力传感器和差动电容式压力传感器。

单电容式压力传感器由圆形薄膜与固定电极构成。薄膜在压力的作用下变形，从而改变电容器的容量，其灵敏度大致与薄膜的面积和压力成正比而与薄膜的张力和薄膜到固定电极的距离成反比。另一种型式的固定电极取凹形球面状，膜片为周边固定的张紧平面，膜片可用塑料镀金属层的方法制成。这种型式适于测量低压，并有较高过载能力。还可以采用带活塞动极膜片制成测量高压的单电容式压力传感器。这种型式可减小膜片的直接受压面积，以便采用较薄的膜片提高灵敏度。它还与各种补偿和保护部以及放大电路整体封装在一起，以便提高抗干扰能力。这种传感器适于测量动态高压和对飞行器进行遥测。单电容式压力传感器还有传声器式（即话筒式）和听诊器式等型式。

差动电容式压力传感器的受压膜片电极位于两个固定电极之间，构成两个电容器。在压力的作用下一个电容器的容量增大而另一个则相应减小，测量结果由差动式电路输出。它的固定电极是在凹曲的玻璃表面上镀金属层而制成。过载时膜片受到凹面的保护而不致破裂。差动电容式压力传感器比单电容式的灵敏度高、线性度好，但加工较困难（特别是难以保证对称性），而且不能实现对被测气体或液体的隔离，因此不宜于工作在有腐蚀性或杂质的流体中。

四、电磁压力传感器
多种利用电磁原理的传感器统称，主要包括电感压力传感器、霍尔压力传感器、电涡流压力传感器等。

电感压力传感器
电感式压力传感器的工作原理是由于磁性材料和磁导率不同，当压力作用于膜片时，气隙大小发生改变，气隙的改变影响线圈电感的变化，处理电路可以把这个电感的变化转化成相应的信号输出，从而达到测量压力的目的。该种压力传感器按磁路变化可以分为两种：变磁阻和变磁导。电感式压力传感器的优点在于灵敏度高、测量范围大；缺点就是不能应用于高频动态环境。

变磁阻式压力传感器主要部件是铁芯跟膜片。它们跟之间的气隙形成了一个磁路。当有压力作用时，气隙大小改变，即磁阻发生了变化。如果在铁芯线圈上加一定的电压，电流会随着气隙的变化而变化，从而测出压力。

在磁通密度高的场合，铁磁材料的导磁率不稳定，这种情况下可以采用变磁导式压力传感器测量。变磁导式压力传感器用一个可移动的磁性元件代替铁芯，压力的变化导致磁性元件的移动，从而磁导率发生改变，由此得出压力值。

霍尔压力传感器
霍尔压力传感器是基于某些半导体材料的霍尔效应制成的。霍尔效应是指当固体导体放置在一个磁场内，且有电流通过时，导体内的电荷载子受到洛伦兹力而偏向一边，继而产生电压（霍尔电压）的现象。电压所引致的电场力会平衡洛伦兹力。通过霍尔电压的极性，可证实导体内部的电流是由带有负电荷的粒子（自由电子）之运动所造成。

在导体上外加与电流方向垂直的磁场，会使得导线中的电子受到洛伦兹力而聚集，从而在电子聚集的方向上产生一个电场，此电场将会使后来的电子受到电力作用而平衡掉磁场造成的洛伦兹力，使得后来的电子能顺利通过不会偏移，此称为霍尔效应。而产生的内建电压称为霍尔电压。

当磁场为一交变磁场时，霍尔电动势也为同频率的交变电动势，建立霍尔电动势的时间极短，故其响应频率高。理想霍尔元件的材料要求要有较高的电阻率及载流子迁移率，以便获得较大的霍尔电动势。常用霍尔元件的材料大都是半导体，包括N型硅(Si)、锑化铟(InSb)、砷化铟InAs)、锗(Ge)、砷化镓GaAs)及多层半导体质结构材料，N型硅的霍尔系数、温度稳定性和线性度均较好，砷化镓温漂小，目前应用。

电涡流压力传感器

基于电涡流效应的压力传感器。电涡流效应是由一个移动的磁场与金属导体相交，或是由移动的金属导体与磁场垂直交会所产生。简而言之，就是电磁感应效应所造成。这个动作产生了一个在导体内循环的电流。
电涡流特性使电涡流检测具有零频率响应等特性，因此电涡流压力传感器可用于静态力的检测。

五、振弦式压力传感器
振弦式压力传感器属于频率敏感型传感器，这种频率测量具有想当高的准确度，因为时间和频率是能准确测量的物理量参数，而且频率信号在传输过程中可以忽略电缆的电阻、电感、电容等因素的影响。同时，振弦式压力传感器还具有较强的抗干扰能力，零点漂移小、温度特性好、结构简单、分辨率高、性能稳定，便于数据传输、处理和存储，容易实现仪表数字化，所以振弦式压力传感器也可以作为传感技术发展的方向之一。

振弦式压力传感器的敏感元件是拉紧的钢弦，敏感元件的固有频率与拉紧力的大小有关。弦的长度是固定的，弦的振动频率变化量可用来测算拉力的大小，即输入是力信号，输出的是频率信号。振弦式压力传感器分为上下两个部分组成，下部构件主要是敏感元件组合体。上部构件是铝壳，包含一个电子模块和一个接线端子，分成两个小室放置，这样在接线时就不会影响电子模块室的密封性。

振弦式压力传感器可以选择电流输出型和频率输出型。振弦式压力传感器在运作式，振弦以其谐振频率不停振动，当测量的压力发生变化时，频率会产生变化，这种频率信号经过转换器可以转换为4~20mA的电流信号。

【抚顺马上供暖了，家里暖气不热怎么办？】#抚顺[超话]# #抚顺身边事# 一、家中暖气不热的原因是什么?

　　暖气不热原因有多方面，有热源方面的原因，有供热区域楼房管线的原因，也有用户室内设施的原因。

　　用户家中不热，可能是由暖气系统有水锈堵塞或者空气造成气堵，使系统内的水循环受阻不畅通造成的。再就是暖气循环系统设计不合理造成系统水循环走近路，也可以造成一半热一半凉。用户可先行检查家中阀门是否开启，暖气内是否有气。如自己无法处理，可通知物业或管辖区人员来检查处理。

　　同时，也存在因水流路程不同，导致离入网口近的楼比远的热，离楼梯口近的住户比远的热，户内离接口近的暖气片比远的热。此时应适当限小近端阀门，放开远端阀门，适当限小已热区域阀门，放开不热区域阀门，以调节水流，平衡用暖。

二、同一楼同一单元，为什么有的热、有的不热?

　　一个楼内一部分房间热，另一部分房间不热，或楼上热楼下不热，这种现象主要出现在建设时间比较长的老楼房。一是由于当初设计或施工的原因造成了系统垂直失调;二是室内热力管道内有积气等;三是用热户周围有不用热的;四是有些用户只顾个人利益，私自改造、加装散热器、加装循环水泵、私放管线中的热水，影响供热系统的平衡，造成冷热不均。

三、为什么供热初期暖气忽冷忽热?

　　供热初期整个供热系统不稳定，主要是系统内不用热的用户较多，尤其是老系统中的个别用户既不用热也不配合，影响了向系统内注水。按照供热计划安排，在供热运行前全部系统要注完水，冷运后转入供热正常运行，而由于延期交费或拆断用户的影响，延误了正常注水，造成供暖后边供热边注水，整个系统平衡发生波动，室内系统由于充水流量发生瞬间变化产生积气，影响了热水的正常循环，而使暖气不稳定，忽冷忽热。在这种情况下，热力公司人员又要对其进行重新调试平衡以恢复正常。

四、供热管道里的水为何不能使用?

　　集中供热管道、散热器内的热水是经过化学处理的软化水，单价成本较高，内含酸、碱等腐蚀物，不能作为生产用水。若用此水洗澡、洗衣，会对人体和织物造成不同程度的伤害，同时对供热管道的安全运行也危害极大，且直接影响到用户的供热效果。

五、私自放水会对供热效果产生什么影响?

　　一是私自放水破坏了稳定的水力工况，系统产生倒空现象，使空气进入系统形成气阻，导致局部甚至大部分居民散热器出现不热现象。二是私自放水会导致热力站补过多的冷水，影响供热温度。三是由于系统补水时混加了防腐剂，若用于生活用水会对人体及衣物造成不等程度的伤害。

六、室内采暖设备为什么不能私自改造?

　　一是集中供热是一项系统工程，若随意改动，会使采暖系统设计参数改变，造成暖气散热不均，影响采暖效果。二是多数装修人员不具备暖气专业知识，供热设施改动后，容易出现接口不严、管道坡向错误等问题，不仅影响采暖效果，甚至会影响整个单元采暖系统的循环。

七、室内暖气为什么不宜加罩?

　　加罩的暖气首先会影响热的传导，对流和辐射，从而降低供热质量。根据实验，封闭暖气片的房间与不封闭相比，室内可相差3-5℃。暖气加罩后不便于及时发现暖气出现的故障，影响及时处理。

八、为什么供热初期要进行多次排气和除污?

　　供暖系统运行初期，管道内部不断有气体产生，这些气体往往存在系统的最高点，而这些气体积累到一定程度时就会产生气塞，阻碍水的流动，导致暖气片不热。而楼上安装的自动排气阀很难及时排除气体，因此需要进行人工多次排气。

　　同时，供热管道在停暖期间会产生大量的铁锈及泥沙，新建管网初次运行还会进入少许杂物(如树枝、树叶、碎石等)，供暖初期若以上污物进入户内采暖系统将造成严重堵塞，因此需要进行多次除污。

九、供热系统出现漏水怎么办?

　　冬季供热期间，暖气系统内充满带有较大压力的热水，在正常情况下，用户不得随意改动供热系统管道、暖气片、阀门等设施(有温度调节阀的只对该阀进行调节)，避免改动发生漏水事故。若用户发现室内暖气系统漏水，应关闭进入室内的第一套紧急关闭阀门，如阀门关闭不严继续内漏，请电话联系物业管理人员，关闭用户锁闭阀;如发现楼梯间管理系统漏水，请通知物业管理人员或所在区域内供热站管理人员，采取关闭漏水单元的分支阀门等相应措施，如发现该小区地底主管网出现漏水，请通知供热公司进行检查抢修，以保证小区用户的正常用暖。

加固改造，是老旧房屋唯一的保养方式吗?
建筑加固改造原因
1.改变功能（如改书库、仓储超市等）
2.弥补工程缺瑕（如设计失误、施工缺失等）
3.提高标准（如设计规范、抗震等级提高等）
4.改变体系（如开间增大的抽梁拔柱、开孔开洞、增加悬挑等）
5.增加荷载（如加层改造、增加设备等）
6.灾害善后处理（如地震、火灾、洪灾、意外损伤等）
7.自然老化（如年久失修、历史古建筑修复等）　
8.环境侵袭影响（如盐化、锈蚀和其他化学腐蚀等）
既有建筑抗震加固设计原则
1.加固方案应根据抗震鉴定结果经综合分析后确定，分别采用房屋整体加固、区段加固或构件加固，加强整体性、改善构件的受力状况、提高综合抗震能力。
2.加固或新增构件的布置，应消除或减少不利因素，防止局部加强导致结构刚度或强度突变。
3.新增构件与原有构件之间应有可靠连接；新增的抗震墙、柱等竖向构件应有可靠的基础。
4.加固所用材料类型与原结构相同时，其强度等级不应低于原结构材料的实际强度等级。
5.对于不符合鉴定要求的女儿墙、门脸、出屋顶烟囱等易倒塌伤人的非结构构件，应予以拆除或降低高度，需要保持原高度时应加固。
农村老房子加固步骤
房子装修相信大家都不陌生，那么农村老房子装修远比新房装修更加复杂，就好像给一个浓妆艳抹的女子改妆，比给一个素面的美女化妆难多了，并且，还有诸多不可预见的隐蔽情况会发生，农村老房子装修步骤如下：
1.做好装修前的“洁面”处理。因为使用的日期久了，老房子会在墙面和地面留下抹不掉的印记，在装修的时候一定要做铲墙皮的动作。对老房子做“洁面”的时候，还要看老房子在装修时候地面是使用的耐水腻子还是非耐水腻子，一般来说装修房子式使用的耐水腻子就不必拔除墙皮，如果不是的话就必须要拔除墙皮，深度大概是到下层砂的位置。
2.接下来就是看墙面、地面是否有裂纹。房子在修建的时候如果在墙面和地面没有做好处理或是采用劣质材料使用久了就会出现裂纹，需要修补。
3.地面找平。修补的过程中，无论是墙面和地面都会出现不平整的情况，必须给地面做找平处理，这样以后装修时就不容易出现裂纹，或是我们在做防水处理的时候就更能做到位。有时墙面会出现很多大大小小的孔，一般的大孔是可见的，有些角落里的小孔不易察觉，在检修过程中一定要小心检查，然后补孔。
4.准备工作做好，可以开始装修了。房子加固装修的时候选材非常重要，现在市场上面有许多材料供客户选择，要想价格、质量、满意度都合适的就很困难了，要耐心挑选。
建筑结构改造加固施工特点
建筑物需要进行加固改造是因为改变结构功能或使用条件发生变化，混凝土受力构件承载力不满足结构使用要求，结构损伤严重或需要提高结构抗震和耐久性等级的。
由于针对的是已建工程，其施工环境特点与新建工程是不同的。这种建筑工程的结构或受力构件已经存在或正在使用，施工时受周边客观条件影响很严重，这主要表现在:施工现场经常因机械设备、管道、消防和原有结构、构件的限制，导致空间狭窄、拥挤，无法施工作业;业主单位要求，施工时不影响被加固建筑物内的正常生产或生活，这样就增加了施工的难度;施工前混凝土或其他受力结构本身就存在隐患，施工中对构件的修整更增大了破坏的风险。
在加固改造工程施工前，首先组织项目负责人、技术人员对现场进行细致的踏勘，认真熟悉设计图纸以及结构检测鉴定相关报告;根据加固部位的环境、条件等情况，结合自身的技术力量，编织出切合实际情况的施工组织设计或施工技术方案;对不理解、无法实施的问题通过技术交底加以解决;对于危险部位的施工，还应制订出现问题后的应急处理方案，这些过程是保证施工得以顺利进行和施工质量的前提条件。
加固改造工程施工6大注意事项
加固改造施工经常是在荷载存在的情况下进行的，这时是结构或构件受力最不利或最危险的时候，这是与新建工程又一个不同之处。因此更应强调保证施工人员和施工结构的安全。尤其拆换混凝土受力构件、支承点变位、在建筑结构上施加新的施工荷载时，都可能使结构受力情况发生变化，因此安全措施应在加固改造施工的全过程中加以考虑。
1.加固施工前，各级管理和施工人员应熟悉施工现场周边情况，了解加固结构的受力和传力路径，对结构受力构件的变形、楼板、墙体裂缝情况进行检查。若与设计不符或有质疑的时候应及时报告，切忌侥幸心理，盲目、野蛮的施工。
2.在加固施工过程中，若发现结构、构件的实际状况与检测、鉴定结果不符;出现变形增大、裂缝增多、增大等情况，应及时采取措施，并向相关部门报告。
3.对于危险构件、受荷大的构件进行加固，应有切实可行的监控和安全措施，并应得到相关单位的批准;施工过程中，随时观察有无异常现象，若有问题应马上停止操作，临时加撑，并会同有关技术人员共同研究解决，避免加固过程中又出现新的间题，更要严防加固过程出现垮塌事故。
4.加固工程搭设的安全支护体系和工作平台，使用过程中还应经常进行检查，主要是避免因使用时间过长或结构受力发生变化，而使安全支护体系作用减弱或失效，造成事故。
5.施工时，对施工人员健康、周边环境有影响的粉尘、噪声、有害气体应采取有效的防护措施。
6.加固材料中易燃或高温性能失效的材料很多，因此，工作场地应严禁烟火，并必须配备消防器材。
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