IFM易福門(mén)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(hào)轉(zhuǎn)換為可測(cè)量的電信號(hào)，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(lèi)

壓阻效應(yīng)（電阻式）

原理：當(dāng)材料（如硅、金屬應(yīng)變片）受力變形時(shí)，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(gè)電阻組成），壓力作用使其中兩個(gè)電阻增大、兩個(gè)減小，產(chǎn)生與壓力成正比的電壓差。

應(yīng)用場(chǎng)景：工業(yè)自動(dòng)化、汽車(chē)電子（如胎壓監(jiān)測(cè)）。

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(dòng)態(tài)壓力測(cè)量（如振動(dòng)、沖擊），靜態(tài)壓力下電荷會(huì)迅速衰減。

應(yīng)用場(chǎng)景：超聲波傳感器、加速度計(jì)。

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

應(yīng)用場(chǎng)景：觸摸屏、液位測(cè)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(shí)，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(guò)彈性元件傳遞至應(yīng)變片。

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

信號(hào)轉(zhuǎn)換流程

壓力感知

壓力通過(guò)機(jī)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(kuò)散電阻阻值變化。

電信號(hào)生成

物理量變化通過(guò)電路轉(zhuǎn)換為電信號(hào)（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(hào)。

信號(hào)處理與輸出

電信號(hào)經(jīng)放大、濾波、線(xiàn)性化等處理后，輸出為標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)（如4~20mA、0~5V）或數(shù)字信號(hào)（如I2C、SPI）。

示例：工業(yè)傳感器通常輸出4~20mA電流信號(hào)，便于長(zhǎng)距離傳輸。

應(yīng)用領(lǐng)域

汽車(chē)胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（TPMS）

采用壓阻式傳感器，通過(guò)無(wú)線(xiàn)模塊將胎壓數(shù)據(jù)傳輸至車(chē)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(hào)，用于管道壓力監(jiān)測(cè)。

醫(yī)療血壓計(jì)

采用壓電式傳感器，通過(guò)充氣袖帶壓迫動(dòng)脈，檢測(cè)壓力波動(dòng)。

IFM易福門(mén)齊平式壓力傳感器PI1717工作原理