壓力傳感器是工業(yè)實(shí)踐中最為常用的一種傳感器，其廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)自控環(huán)境，涉及水利水電、鐵路交通、智能建筑、生產(chǎn)自控、航空航天、軍工、石化、油井、電力、船舶、機(jī)床、管道等眾多行業(yè)，下面就簡(jiǎn)單介紹一些常用傳感器原理及其應(yīng)用。
1.壓力測(cè)量介紹
絕對(duì)壓力傳感器，差壓力傳感器，表壓力傳感器。
關(guān)于壓力的量測(cè)，可以分成三類：
（1） 絕對(duì)壓力的測(cè)量
?。?） 表壓力的測(cè)量
（3） 差壓力的測(cè)量
絕對(duì)壓力所指的就是對(duì)應(yīng)于絕對(duì)真空所測(cè)量到的壓力。
表壓力所指的就是對(duì)應(yīng)于地區(qū)性大氣壓力所測(cè)量的壓力。
差壓力就是指兩個(gè)壓力源間的壓力差值。
如果有一壓力為絕對(duì)真空，則差壓力就等于絕對(duì)壓力;如果壓力為地區(qū)性大氣壓力，則差壓力就等于“表壓力”。
壓力的測(cè)量單位為巴司卡（pascal）（簡(jiǎn)寫pa），它就相當(dāng)于牛頓/米2。在工業(yè)應(yīng)用上，還有其它不同的壓力單位;如Bar，psi（磅/吋2），大氣壓力，mmHg（水銀柱的上升高度以mm表示）以及cmH2O（水柱的上升高度以cm表示）。
對(duì)于液體及氣體壓力的測(cè)量，可以使用各種不同的壓力傳感器。所謂“傳感器”意指它是一種能量轉(zhuǎn)換裝置，從一個(gè)系統(tǒng)中吸收能量，在將此能量已不同的形式（例如電氣）傳送到另一個(gè)系統(tǒng)。所以，亦有人稱之為“轉(zhuǎn)換器”如同壓力的測(cè)量可以分成三類一般，壓力轉(zhuǎn)換器也可以此三類來(lái)區(qū)分：
?。╝） 絕對(duì)壓力傳感器：此裝置包含有參考真空，以做為環(huán)境的絕對(duì)壓力的測(cè)量或受接壓力源的測(cè)量。
?。╞） 差壓力傳感器：最為兩個(gè)管接壓力源間之壓力差值的測(cè)量。
?。╟） 表壓力傳感器：它也是一種差壓力轉(zhuǎn)換器，但是，其壓力源一個(gè)為地區(qū)性大氣壓力，另一個(gè)則為管接的壓力源。
2.壓力位移的轉(zhuǎn)換：
位移轉(zhuǎn)換介紹，電容式氣囊，氧化鋁膜片，半導(dǎo)體膜片，單晶式壓力傳感器
壓力位移之轉(zhuǎn)換
在壓力傳感器中，通常是使用膜片（或是波狀薄膜）來(lái)將壓力P（t）轉(zhuǎn)換成機(jī)械的移動(dòng)量X（t）。膜片（如圖）
是由一金屬（或是橡皮）盤所組成，在將金屬盤的邊緣固定到堅(jiān)固的支撐物上。圓形的波狀都與膜片的外部邊緣成同心圓。被壓縮的液體接觸到膜片的一端，使得膜面以比例于其內(nèi)壓力的彎曲變形。兩個(gè)波狀的金屬膜片結(jié)合在一起，形成一個(gè)空氣囊（如圖）。
假如空氣囊內(nèi)部的空腔包含有真空，即可用以測(cè)量絕對(duì)壓力;很明顯地，待測(cè)壓力是加至此組件的兩端。如果需用更大的彎曲變形，可以將更多的膜片組件串聯(lián)使用。為了測(cè)量介于兩個(gè)可變壓力間之差值，必須將其中的一個(gè)壓力加到空氣囊的內(nèi)部。其它用以轉(zhuǎn)換壓力成移動(dòng)量的機(jī)械是風(fēng)箱（bellow）與布爾弟 （Bourdon tube）。近年來(lái)，隨著單晶式壓力傳感器的發(fā)展，可以同時(shí)完成轉(zhuǎn)換功能及壓力傳感器功能裝置已被引進(jìn)，這些是：
1. 電容式氣囊
電容式氣囊：包含兩個(gè)用以支撐電容極片的陶瓷組件，并接合在一起以形成一空腔，而產(chǎn)生真空。
2. 氧化鋁膜片（用于壓電轉(zhuǎn)換器）
氧化鋁膜片（用于壓電轉(zhuǎn)換器）”在壓電性材料中支撐四個(gè)橋式連接的電阻。
3. 半導(dǎo)體膜片（壓阻式）
半導(dǎo)體膜片：由硅單元所組成（半導(dǎo)體轉(zhuǎn)換器），在其上利用擴(kuò)散方法以形成電阻。
單晶式壓力傳感器
如先前所述的，單晶式傳感器就是那些集壓力感測(cè)與轉(zhuǎn)換作用于單一組件上的壓力傳感器。壓力-移動(dòng)量-電壓之間的轉(zhuǎn)換是以下列方法中之一種來(lái)完成：
?。╝） 電容式壓力傳感器：待測(cè)壓力使得陶瓷膜片彎曲情形，如此就能改變組件的電容量，借著加入必須的電子電路，盡可能將此變形與壓力之變化互成關(guān)系。因此電容量的變化即比例于壓力的變化。（b）壓阻式或“厚膜”壓力傳感器：這種轉(zhuǎn)換器的動(dòng)作原理乃應(yīng)用壓阻效應(yīng)，此當(dāng)材料受到變形時(shí)，它的電阻會(huì)隨著改變。使用厚膜技術(shù)將四個(gè)電阻連接成惠斯登電橋的型式，安置于氧化鋁（Al2O3）膜片上。當(dāng)待測(cè)壓力促使膜片變形時(shí)，電橋的差電壓輸出是隨著改變。
?。╟） 半導(dǎo)體壓力傳感器：此種裝置也是應(yīng)用壓電效應(yīng)與電橋電阻形式獲得量測(cè)結(jié)果，在硅支撐物上利用擴(kuò)散的方法，用以產(chǎn)生膜片，包含電橋電阻的單元以靜電處理固定在支撐玻璃上。所以，它就與外界形成機(jī)械性的隔離。當(dāng)硅質(zhì)膜片偏向時(shí)，電橋的輸出就隨著改變。（d） 壓電式壓力傳感器：這種轉(zhuǎn)換器的動(dòng)作原理乃應(yīng)用壓電效應(yīng)，此指當(dāng)許料受到壓迫（力或壓力）時(shí)會(huì)產(chǎn)生電壓的性質(zhì)。這些性質(zhì)被用來(lái)做高頻時(shí)的壓力測(cè)量以及聲音位準(zhǔn)的測(cè)量（在此種應(yīng)用上，最有名的為“晶體式麥克風(fēng)”）。
3.壓力傳感器的規(guī)格與性能比較
★ 由于有各種不同型態(tài)的壓力（絕對(duì)壓力、差壓力、表壓力），需要利用傳感器來(lái)做測(cè)量。所以了解那些會(huì)影響到傳感器使用的其它外圍特性是很重要的一件事。因此，對(duì)于明了接觸到傳感器的待測(cè)物是為液體或氣體，就顯得很重要。做為流體測(cè)量所使用的傳感器，當(dāng)待測(cè)流體有可能損壞傳感器時(shí)，其應(yīng)用就不同于那些普通的傳感器。其它的重要的因子是測(cè)量范圍（以bar、psi、Atm等單位來(lái)表示）。亦即，在能夠維持測(cè)量規(guī)格精確度要求下傳感器可以量測(cè)的壓力范圍。測(cè)量范圍可以是單極性（壓力或真空）或雙極性。
★ “過(guò)壓力”（over pressure）或“試驗(yàn)壓力”（proof pre-ssure）（ 傳感器可以接受而不招致?lián)p壞的最大壓力）在傳感器的選擇中相當(dāng)?shù)闹匾?。?duì)于操作溫度范圍的了解也很重要。待測(cè)的液體或氣體物質(zhì)的溫度，絕不能超過(guò)傳感器的操作溫度范圍。
其它與溫度有關(guān)的外圍因子為溫度誤差。亦即，在測(cè)量規(guī)格的某一給定的精確度之內(nèi)，溫度所能變動(dòng)的范圍。另外一個(gè)因子為儲(chǔ)
存溫度。其它會(huì)影響轉(zhuǎn)換器選擇的因子為振動(dòng)、熱疲乏與溫度等。最重要的特性為：線性度、靈敏度、穩(wěn)定度、重復(fù)能力與遲滯性。
線性度：轉(zhuǎn)換器指示值與最佳直線間的偏移量。此參數(shù)通常是以額滿值得百分?jǐn)?shù)來(lái)表示。
靈敏度：（或分辨率），可產(chǎn)生一輸出信號(hào)值的最小輸入變動(dòng)值。以每單位輸入的輸出信號(hào)大小來(lái)表示（mv/PSI）。
穩(wěn)定度：當(dāng)待轉(zhuǎn)換量（在固定的溫度下）在輸入端維持固定值時(shí)，傳感器所能維持輸出信號(hào)的能力。在某一給定范圍內(nèi)的穩(wěn)定度，通常是以額滿值得百分?jǐn)?shù)來(lái)表示。
重復(fù)能力：在不同的時(shí)間內(nèi)，相同的待轉(zhuǎn)換量出現(xiàn)在輸入端時(shí)，傳感器重新產(chǎn)生輸出信號(hào)的能力。重復(fù)能力通常是以額滿值得百分?jǐn)?shù)來(lái)表示。
遲滯性：相同的壓力，分別以相反的方向加到傳感器，傳感器所指示之兩個(gè)讀值間的最大差值。
對(duì)于界面系統(tǒng)而言，較重要的因素有激勵(lì)電壓、F.S.O.、以及單位壓力的靈敏度。
激勵(lì)電壓：用以傳送功率給傳感器的電源電壓。
★ F.S.O.：（滿刻度輸出）在相關(guān)的壓力范圍之限制下，介于傳感器輸出電壓間的差值。
單位壓力的靈敏度：當(dāng)壓力改變一個(gè)單位值時(shí)，輸出電壓的相對(duì)變化值。
★ 對(duì)于某些傳感器相關(guān)于滿刻度壓力的輸出電壓是以供給電壓的函數(shù)來(lái)定，此值以mv/v來(lái)表示。當(dāng)滿刻度壓力加到傳感器且激勵(lì)電壓為一個(gè)單位值（伏特）時(shí)，傳感器所指示的輸出值（mv）。
傳感器的特性：
1.測(cè)量的型態(tài)：
?。?）絕對(duì)壓力；（2）差壓力；（3）表壓力；
2.使用于：
?。?）氣體；（2）液體；
3.測(cè)量的范圍；4.試驗(yàn)壓力；5.操作溫度；6.振動(dòng)；8.線性度；9.靈敏度；10.穩(wěn)定度；11.重復(fù)能力；12.遲滯性；13.激勵(lì)電壓；14.F.S.O（滿刻度輸出）；15.單位壓力的靈敏度