介紹一些常用壓力傳感器的應用

壓力傳感器是最為常用的一種傳感器，其廣泛應用于各種工業(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、機床、管道等眾多行業(yè)，下面就簡單介紹一些常用壓力傳感器的應用。

一個工業(yè)自動化系統(tǒng)通常分為三個部分：檢測、控制、執(zhí)行。工業(yè)設(shè)備作為自動化系統(tǒng)的控制對象，必須能與其它兩個部分相兼容，提供壓力傳感器接口，使之成為一個完整的有機整體。無論是單機自動化或還是大型自動化裝置，都應該保護控制對象，使之用途發(fā)揮達到最大。

壓力傳感器在稱重系統(tǒng)中的應用

在工業(yè)控制技術(shù)的商用稱重系統(tǒng)中,壓力傳感技術(shù)越來越多的被應用。

在很多壓力控制過程中,經(jīng)常需要采集壓力信號, 轉(zhuǎn)換成能夠進行自動化控制的電信號。 以壓力傳感器制作的壓力控制裝置一般稱為電子稱重系統(tǒng),電子稱重系統(tǒng)作為各種工業(yè)過程中物料流動的在線控制工具顯得越來越重要。電子稱重系統(tǒng)既能組合在產(chǎn)品制造過程中優(yōu)化生產(chǎn),提高產(chǎn)品質(zhì)量,又能把有關(guān)生產(chǎn)過程中物料流動的數(shù)據(jù)加以采集并傳送到數(shù)據(jù)處理中心,作為在線庫存控制和財務結(jié)算之用。 在稱重的過程自動化控制中,要求壓力傳感器不僅能感知重力信號,而且其性能必須可靠、動態(tài)響應性要好、抗干擾性能要好;壓力傳感器提供的信號經(jīng)檢測系統(tǒng)可以直接顯示、記錄打印、存儲或用于反饋調(diào)節(jié)控制。 通過集成技術(shù)將壓力傳感器與測量線路集成在一起，使得整個裝置的體積大大減??；另外屏蔽技術(shù)的發(fā)展，也將使得稱重壓力傳感器的抗干擾能力得到保障，使得稱重過程的自動化控制程度進一步得到提高。 壓力傳感器在石化行業(yè)中的應用

壓力傳感器是石化行業(yè)自動控制中使用最多的測量裝置之一。在大型的化工項目中,幾乎包含了所有壓力傳感器的應用：差壓、絕壓、表壓、高壓、微差壓、高溫、低溫,以及各種材質(zhì)及特殊加工的遠傳法蘭式壓力傳感器。

幾乎石化行業(yè)對壓力傳感器的需求主要集中在可靠性、穩(wěn)定性和高精度3個方面。其中，可靠性和許多附加需求，如，量程比、總線類型等，依賴變送器的結(jié)構(gòu)設(shè)計、機械加工工藝水平和結(jié)構(gòu)材料。壓力變送器的穩(wěn)定性和高精度則主要由壓力傳感器的穩(wěn)定性和測量精度保證。

與壓力變送器的測量精度相對應的是壓力傳感器的測量精度和響應速度，與壓力變送器的穩(wěn)定性相對應的是壓力傳感器的溫度特性和靜壓特性以及長期穩(wěn)定性。石化行業(yè)對壓力傳感器的需求就體現(xiàn)在測量精度、快速響應、溫度特性和靜壓特性、長期穩(wěn)定性4個方面。

微壓力傳感器是采用半導體材料和MEMS工藝制造的新型壓力傳感器，具有精度高、靈敏度高、動態(tài)特性好、體積小、耐腐蝕、成本低等優(yōu)點。純單晶硅的材料疲勞小，采用這種材料制造的微壓力傳感器的長期穩(wěn)定性好。同時，微壓力傳感器易于與微溫度傳感器集成，增加溫度補償精度，大幅提高傳感器的溫度特性和測量精度。

如果將2個微壓力傳感器集成，又可以實現(xiàn)靜壓補償，從而提高壓力傳感器的靜壓特性。如今，微壓力傳感器具有許多傳統(tǒng)壓力傳感器不具備的優(yōu)點，能夠很好地滿足石化行業(yè)對壓力傳感器的需求。

壓力傳感器在水處理中的應用

我國的環(huán)保水處理行業(yè)， 近些年得到快速的發(fā)展，并且未來前景廣闊。

在供水和污水處理工藝中有賴于使用壓力傳感器為系統(tǒng)保護和質(zhì)量保證提供重要控制和監(jiān)測手段。

壓力傳感器將壓力（一般指液體或氣體的壓力）轉(zhuǎn)換為電信號輸出，該壓力電信號也可進而用于測量靜態(tài)流體的液位，因此可用來測量液位。壓力傳感器的敏感組件主要有硅杯敏感元件、硅油、隔離膜片和導氣管組成，被測介質(zhì)壓力P通過隔離膜片和硅油傳遞到硅杯元件的一側(cè)(見圖)，大氣參考壓po通過導氣管作用到硅杯元件的另一側(cè)，硅杯元件是一個底部加工得很薄 的杯形單晶硅片。杯底膜片在壓力P和Po做用下產(chǎn)生位移極小的彈性變形，單晶硅是理想的彈性體，其變形與壓力成嚴格的正比關(guān)系，而且復原性能又極好。

硅膜片上用半導體擴散工藝形成的四個橋路電阻布置成方形，當硅膜片受到壓力產(chǎn)生變形時，處于對角線上的二電阻受壓應力，而另為二個電阻受張應力，由于擴散硅的壓阻效應，使相對的二個電阻阻值增大，二另為二個電阻阻值減小。如果在A-A二端上加上電壓，則C-D間就有一個P-Po差壓成正比的電壓信號輸出。

壓力傳感器在智能手機中的應用

壓力傳感器在智能手機上用來測量大氣壓，但測量大氣壓對于普通的手機用戶來說又有什么作用呢？

海拔高度測量

對于喜歡登山的人來說，都會非常關(guān)心自己所處的高度。海拔高度的測量方法，一般常用的有2種方式，一是通過GPS全球定位系統(tǒng)，二是通過測出大氣壓，然后根據(jù)氣壓值計算出海拔高度。

由于受到技術(shù)和其它方面原因的限制，GPS計算海拔高度一般誤差都會有十米左右，而如果在樹林里或者是在懸崖下面時，有時候甚至接收不到GPS衛(wèi)星信號。 而氣壓的方式可選擇的范圍會廣些，而且可以把成本可以控制在比較低的水平。另外像Galaxy Nexus等手機的壓力傳感器還包括溫度傳感器，它可以捕捉到溫度來對結(jié)果進行修正，以增加測量結(jié)果的精度。 所以在智能手機原有GPS的基礎(chǔ)上再增加壓力傳感器功能，可以讓三維定位更加精準。 輔助導航現(xiàn)在不少開車人士會用手機來進行導航，但在高架橋里導航常常會出錯。比如在高架橋上時，GPS無法判斷你是橋上還是橋下而造成的錯誤導航。 而如果手機里增加一個壓力傳感器就不一樣了，他的精度可以做到1米，這樣就可以很好的輔助GPS來測量出所處的高度，錯誤導航的問題也就解決了。 室內(nèi)定位由于在室內(nèi)無法很好的接收GPS信號，所以當使用者進入一幢很厚的樓宇時，內(nèi)置感應器可能會失去衛(wèi)星的信號，所以無法識別用戶的地理位置，并且無法感知垂直高度。而如果手機加上壓力傳感器再配合加速度計、陀螺儀等技術(shù)就可以做到精準的室內(nèi)定位。 壓力傳感器在醫(yī)療行業(yè)中的應用

隨著醫(yī)療設(shè)備市場的發(fā)展，對壓力傳感器在醫(yī)療行業(yè)中使用提出了更高的要求，如精度、可靠性、穩(wěn)定性、體積等都需要加以改進。壓力傳感器在微創(chuàng)導管消融術(shù)和體溫傳感器測量中有著較好的應用。

微創(chuàng)手術(shù)不僅可以減少手術(shù)部位的創(chuàng)傷，而且大大減輕患者的疼痛，恢復過程也很快。能達到這樣的要求，除了醫(yī)生的手術(shù)操作經(jīng)驗之外，還與各種醫(yī)療監(jiān)測設(shè)備?，F(xiàn)在很多用于此操作的醫(yī)療器械都是微小的，像各種各樣的導管和消融設(shè)備。導管包括熱稀釋導管、尿道管、食管導管和中心靜脈導管和顱內(nèi)壓力容器等，它們除具有導電功能，導管在溫度或壓力傳感器，患者的病理檢查和微創(chuàng)手術(shù)的順利進行提供了重要保障，溫度和壓力參數(shù)是成功操作的關(guān)鍵參數(shù)。 傳感器能夠放置在靠近患者的位置對于許多應用來說非常關(guān)鍵，比如在透析應用中，準確地測量透析液和靜脈壓力就非常重要。壓力傳感器必須能夠精確地監(jiān)測透析液和血液的壓力以確保其維持在所設(shè)定的范圍內(nèi)。 此類型應用需求傳感器必須外形小巧且能夠耐受液體介質(zhì)。在許多情況下，與液體介質(zhì)不兼容的傳感器需要額外安裝部件來保護它，增加了產(chǎn)品的體積、費用以及復雜性。液體介質(zhì)耐受力在監(jiān)測病人呼吸時顯得特別重要，因為此處的傳感器必須能夠承受病人的咳嗽和呼出的潮濕空氣。 MEMS壓力傳感器在多種應用領(lǐng)域得到大量使用

MEMS壓力傳感器是一種薄膜元件，受到壓力時變形?？梢岳脩儍x(壓阻型感測)來測量這種形變，也可以通過電容感測兩個面之間距離的變化來加以測量。這兩種方法都很流行。

汽車產(chǎn)業(yè)仍然是MEMS壓力傳感器的最大應用領(lǐng)域，占其銷售額的72%，其次是醫(yī)療電子占12%，工業(yè)領(lǐng)域占10%，消費電子與軍用航空占據(jù)其余的6%市場。 在汽車領(lǐng)域，引擎管理是其主要應用，包括汽油發(fā)動機中的歧管空氣壓力傳感器和柴油車中的共軌壓力傳感器，尤其是在歐洲。為了改善燃燒情況，有些組織也在研究可以在汽缸內(nèi)工作的壓力傳感器，以更好地測量參與化學反應的各種物質(zhì)的準確比例，并把數(shù)據(jù)反饋給引擎管理系統(tǒng)。

由于工作環(huán)境惡劣，汽車傳感器的價格比消費類傳感器高得多。另外，汽車傳感器需要較長的鑒定時間，而且這些傳感器必須能可靠工作長達15年的時間。有些傳感器，比如剎車或輪胎壓力傳感器，對于汽車安全至關(guān)重要。 MEMS壓力傳感器在汽車中的一個新應用是傳動系統(tǒng)壓力感測，通常用于自動裝置之中，但也用于新型雙離合器傳動系統(tǒng)。德國廠商博世最近進入該市場，推出了一款MEMS解決方案，使用油來保護硅薄膜，使其可以最高耐受70巴的壓力。多孔硅的MEMS器件，也已用于目前的側(cè)面氣囊等應用之中。 在醫(yī)療市場，壓力傳感器主要充當外科手術(shù)使用的一次性低成本導管。但它們也用于昂貴的設(shè)備之中，在連續(xù)氣道正壓通氣(CPAC)機中感測壓力與差流。這些器件潛力巨大，可能在2015年以后成為可植入傳感器?？芍踩雮鞲衅鞑恍枰姵鼐湍芄ぷ鳎梢杂糜谛呐K測量和監(jiān)測青光眼。 在工業(yè)領(lǐng)域，MEMS壓力傳感器的主要應用包括采暖通風及空調(diào)(HVAC)、水平面測量、各種工業(yè)過程與控制應用。例如，除了精確的高度氣壓測量，飛機使用傳感器監(jiān)測引擎、襟翼等其它部件。

在過去的幾年中，壓力傳感器市場取得了迅速進展，對競爭格局產(chǎn)生了積極影響，為市場引入了新的參與者并擴大了市場現(xiàn)有參與者的范圍。