IFM易福門齊平式壓力傳感器PI1717工作原理

壓力傳感器的工作原理基于物理效應(yīng)將壓力信號轉(zhuǎn)換為可測量的電信號，核心原理包括壓阻效應(yīng)、壓電效應(yīng)、電容變化和應(yīng)變效應(yīng)等。

核心工作原理分類

壓阻效應(yīng)（電阻式）

原理：當材料（如硅、金屬應(yīng)變片）受力變形時，內(nèi)部電阻率發(fā)生變化，導(dǎo)致電阻值改變。

典型結(jié)構(gòu)：惠斯通電橋電路（4個電阻組成），壓力作用使其中兩個電阻增大、兩個減小，產(chǎn)生與壓力成正比的電壓差。

應(yīng)用場景：工業(yè)自動化、汽車電子（如胎壓監(jiān)測）。

壓電效應(yīng)（壓電式）

原理：壓電材料（如石英晶體、陶瓷）在壓力作用下產(chǎn)生電荷，電荷量與壓力成正比。

特性：僅適用于動態(tài)壓力測量（如振動、沖擊），靜態(tài)壓力下電荷會迅速衰減。

應(yīng)用場景：超聲波傳感器、加速度計。

電容變化（電容式）

原理：壓力改變電容極板間距或介電常數(shù)，導(dǎo)致電容值變化。

典型結(jié)構(gòu)：兩個金屬極板夾持彈性介質(zhì)，壓力使極板間距縮小，電容增大。

優(yōu)勢：靈敏度高、穩(wěn)定性好，但易受環(huán)境濕度影響。

應(yīng)用場景：觸摸屏、液位測量。

應(yīng)變效應(yīng)（應(yīng)變片式）

原理：金屬或半導(dǎo)體應(yīng)變片受力變形時，電阻值變化。

典型結(jié)構(gòu)：應(yīng)變片粘貼在彈性元件表面，壓力通過彈性元件傳遞至應(yīng)變片。

應(yīng)用場景：結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測、橋梁應(yīng)力分析。

信號轉(zhuǎn)換流程

壓力感知

壓力通過機械結(jié)構(gòu)（如膜片、波紋管）傳遞至敏感元件（如壓阻材料、壓電晶體）。

物理量轉(zhuǎn)換

敏感元件將壓力轉(zhuǎn)換為電阻、電荷、電容等物理量變化。

示例：壓阻式傳感器中，壓力使硅膜片變形，導(dǎo)致擴散電阻阻值變化。

電信號生成

物理量變化通過電路轉(zhuǎn)換為電信號（電壓、電流）。

示例：壓電式傳感器中，電荷經(jīng)電荷放大器轉(zhuǎn)換為電壓信號。

信號處理與輸出

電信號經(jīng)放大、濾波、線性化等處理后，輸出為標準信號（如4~20mA、0~5V）或數(shù)字信號（如I2C、SPI）。

示例：工業(yè)傳感器通常輸出4~20mA電流信號，便于長距離傳輸。

應(yīng)用領(lǐng)域

汽車胎壓監(jiān)測系統(tǒng)（TPMS）

采用壓阻式傳感器，通過無線模塊將胎壓數(shù)據(jù)傳輸至車載顯示屏。

工業(yè)壓力變送器

基于壓阻效應(yīng)，輸出4~20mA信號，用于管道壓力監(jiān)測。

醫(yī)療血壓計

采用壓電式傳感器，通過充氣袖帶壓迫動脈，檢測壓力波動。

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