壓力傳感器的原理及其應用電路設計

      壓力傳感器的原理和應用分類,列舉了汽車壓力傳感器在輪胎氣壓監測方面的應用及具體的電路設計,把輪胎氣壓轉換為電壓,通過電壓值的大小間接地測量氣壓值的大小。

壓力傳感器的原理及其應用電路設計

    1、引言

    汽車傳感器是汽車電子化、智能化的基礎和關鍵，而其中使用較多、發展的是壓力傳感器。汽車壓力傳感器應用在汽車的很多系統中，如電子檢測系統、保安防撞系統等。其中應用在輪胎氣壓方面的目的在于大限度地減少或消除高壓爆胎和低壓輾胎造成的輪胎早期的損壞，使輪胎經常保持標準氣壓，延長輪胎的壽命，降低輪胎的消耗，提高經濟效益。有報道說，將微型壓力傳感器埋置于汽車輪胎中，測量其中氣壓，以控制對輪胎的充氣量，避免過量和不夠，由此可節省百分之十的汽油。

    2、汽車壓力傳感器

    2.1壓力傳感器的原理和應用分類

    傳感器是將各種非電量(包括物理量、化學量、生物量等)按一定規律轉換成便于處理和傳輸的另一種物理量(一般為電量)的裝置。傳感器一般由敏感元件、轉換元件和測量電路三部分組成，有時還需外加輔助電源。傳感器方框圖如圖1所示。

制造半導體壓力傳感器的基本原理是利用硅晶體的壓阻效應。單晶硅材料在受到應力作用后，其電阻率發生明顯變化，這種現象稱為壓阻效應。

     壓力傳感器所用的元件材料是具有壓阻效應的單晶硅、擴散摻雜硅和多晶硅。根據晶體不受定向應力時，電導率是同性的，只有受定向應力時才表現出各向異性，由于應力能引起能帶的變化，能谷能量移動，導致電阻率的變化，于是就有電阻的變化，從而產生壓阻效應。單晶硅效應包括n型和p型硅壓阻效應。選用擴散硅目的在于在設計制造壓力傳感器時可根據不同溫度下硅擴散層的壓阻特性選擇合適的擴散條件，力求使壓力傳感器具有良好的性能。多晶硅在傳感器中有廣泛的用途，可作為微結構和填充材料、敏感材料。

壓力傳感器也就是所說通用表壓傳感器，一側通大氣另一側接被測壓力,通常用于管道、鍋爐等壓力的測量。為了更好地滿足客戶要求，壓力傳感器做成不同的結構，所用膜盒也不同。正確使用壓力傳感器，首先應該知道它有哪些類別以及如何進行安裝。

　　壓力傳感器的分類

　　差壓傳感器兩側分別接不同的壓力，根據壓力差來測量液位的高度以及和孔板配合測量管道流量等。

　　絕壓傳感器其一側抽真空，另一側所受壓力就為絕對壓力，適用于絕壓場合。

　　微差壓傳感器選用2E膜盒（0.0-1.5KPA），提高測量小壓力的精度。

　　高靜壓差壓傳感器選用高靜壓膜盒，所謂靜壓就是當壓力傳感器兩側所加壓力相同時其輸出電流應為4.00MA，但普通差壓傳感器當兩側壓力同時增大到25MPA以上其輸出難以保證在4.00MA。故高靜壓差壓傳感器多用于流量、液位測量且壓力較高的場合。

　壓力傳感器的安裝

　　1、安裝前請仔細閱讀產品使用說明書，并核對產品的相關信息。

　　2、傳感器應安裝于通風、干燥、無蝕、陰涼處，如露天安裝應加防護罩，避免陽光照射和雨淋，避免傳感器性能降低或出現故障。

　　3、傳感器屬精密儀器，安裝時忌強力沖擊、摔打。

　　4、按接線圖正確連接。

　　5、注意保護傳感器引出電纜。在工業現場使用時，建議使用金屬管保護或者架空。切勿松動電纜引出端的密封螺帽，避免潮氣進入。

　　6、清潔傳感器壓力接口和引壓孔時，應使用三氯乙烯或酒精注入引壓孔中，并輕輕晃動，再將液體倒出，如此反復多次。禁止使用任何器具伸入引壓孔中，以避免損傷敏感芯體。