压力传感器范文精选

摘要：简述MEMS压力传感器的结构与工作原理，并探讨了其应用、压力传感器Die的设计及生产成本分析，覆盖了从系统应用到销售链

关键词：MEMS压力传感器；惠斯顿电桥；硅薄膜应力杯；硅压阻式压力传感器；硅电容式压力传感器

DOI：10.3969/j.issn.1005-5517.2009.06.015

本文于2009年3月22日收到。颜重光：高工，上海市传感技术学会理事，从事IC应用方案的设计策划和客户应用技术支持。

MEMS(微机电系统)是指集微型传感器、执行器以及信号处理和控制电路、接口电路、通信和电源于一体的微型机电系统。

MEMS压力传感器可以用类似集成电路(IC)设计技术和制造工艺，进行高精度、低成本的大批量生产，从而为消费电子和工业过程控制产品用低廉的成本大量使用MEMS传感器打开方便之门。使压力控制变得简单易用和智能化。传统的机械量压力传感器是基于金属弹性体受力变形，由机械量弹性变形到电量转换输出，因此它不可能如MEMS压力传感器那样做得像IC那么微小，成本也远远高于MEMS压力传感器。相对于传统的机械量传感器。MEMS压力传感器的尺寸更小，最大的不超过1cm，使性价比相对于传统“机械”制造技术大幅度提高。

MEMS压力传感器原理

目前的MEMS压力传感器有硅压阻式压力传感器和硅电容式压力传感器，两者都是在硅片上生成的微机电传感器。

摘 要 当今社会信息技术在不断的发展完善，而为计算机提供信息的传感器，它的发展相对计算机信息处理功能来说却有些落后，这样一来自动检测技术便会受到影响，而检测技术正是人类探索和发现以及创新科技的重要手段。基于上述因素，越来越多的国家对传感器技术的未来寄予了高度重视，这为传感器技术的快速发展，以适应信息处理技术的需要奠定了基础。本文从硬件和软件两部分介绍了智能传感器。硬件部分主要介绍了传感器的特性和工作原理；软件部分主要介绍了信息处理的编译思想。

关键词 智能压力传感器 结构特点 数字采集与处理 设计

中图分类号：TP212 文献标识码：A

0引言

传感器是获取和转换信息的一种工具， 是计算机与自然界相联系的桥梁，作为过程控制和自动化技术的前沿环节，传感器已遍及到当今社会的各个领域。纵观其发展过程，可划分为三个阶段：

（1）结构型传感器，其特点是原理简单、性能可靠；

（2）物性型传感器，其优点是结构牢固，体积小，质量轻、响应速度快；

（3）八十年代刚刚发展起来的智能传感器（或称灵巧传感器），它是随着大规模集成电路和微处理机技术而迅速发展起来的，是微处理机高性能化低成本化的产物。

【摘要】随着传感器技术的不断成熟和发展，在计算机自动化控制领域也得到了广泛的应用，由自动化控制技术为主要控制的机械设备，对各个行业都起到了极大的推动作用。压力传感器构造自动化控制在称量配料、管道压力测试等方面得到应用。因此极大地提高了工作效率。

【关键词】传感器；变送器；区别；故障

当今社会是信息化的时代，人们的社会活动主要依靠对信息资源的开发、获取、传输与处理。传感器是现代科学的中枢神经系统，是获取自然领域中信息的主要途径与手段之一。它是指那些对被测对象的某一确定的信息具有感受与检出功能，并使之按照一定规律转换成与之对应的可输出信号的元器件或装置的总称。

一、什么是传感器

随着科学技术的不断发展和进步，有很多的技术词汇的含义发生了变化，以至于时常令人产生误解。其中传感器就是一个很好例子。目前人们说的传感器是由是转换元件和敏感元件两个部分组成。其中转换元件是指传感器中将敏感元件感受或响应的被测量转换成适于传输或测量的电信号部分；敏感元件是指传感器中能够直接感受或响应被测量的部分。由于传感器的输出的通常都是十分微弱的信号，因此需要将其调制与放大。但随着科学技术的不短发展，人们又将这部分电路及电源等电路也一起装在传感器内部。这样，传感器就可以输出便于处理和传输的可用信号了。而在以往技术相对而言较落后的情况下，所谓的传感器是指的敏感元件，而变送器则是转换元件。

二、如何辨别变送器和传感器

传感器通常由敏感元件和转换元件组成，是能够检测规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置的总称。当传感器的输出为规定的标准信号时，则是变送器。将物理信号转换为电信号的器件称之为传感器，而将非标准电信号转换为标准电信号的仪器称之为变送器。一次仪表指的是现场测量仪表或基地控制表，二次仪表指利用一次表信号完成其他功能。

变送器和传感器共同构成自动控制的监测信号源。不同的传感器和相应的变送器组合在一起可以满足不同物理量的需求。传感器采集到的微弱的电信号是由变送器来放大，将信号放大后以便于转送或启动控制元件。传感器把非电物理量转换成电信号并把这些信号直接传送到变送器。还有一种变送器是将液位传感器里下部的水和上部蒸汽的冷凝水通过仪表管送到变送器的波纹管两侧，以波纹管两侧的差压带动机械放大装置用指针指示水位的一种远方仪表。此外，还有把电气模拟量变换成数字量的也可以叫变送器。

1 应变式压力传感器发展简介

应变式称重传感器，1938年美国加利福尼亚理工学院教授E・Simmons（西蒙斯）和麻省理工学院教授A・Ruge（鲁奇）分别同时研制出纸基丝绕式电阻应变计，以他们名字的字头和各有二位助手命名为SR-4型，由美国BLH公司专利生产.1940年美国BLH公司和Revere公司总工程师A・Thurston利用SR一4型电阻应变计研制出圆柱结构的应变式负荷传感器，用于工程测力和称重计量，成为应变式负荷传感器的创始者.

1973年美国学者霍格斯特姆为克服正应力负荷传感器的固有缺点，提出不利用正应力，而利用与弯矩无关的切应力设计负荷传感器的理论，并设计出圆截工字形截面悬臂剪切梁型负荷传感器.打破了正应力负荷传感器的一统天下，形成了新的发展潮流.这是负荷传感器结构设计的重大突破.

1974年前后美国学者斯坦因和德国学者埃多姆分别提出建立弹性体较为复杂的力学模型，利用有限单元计算方法，分析弹性体的强度、刚度，应力场和位移场，求得最佳化设计.为利用现代分析手段和计算方法设计与计算负荷传感器开辟了新途径.

经历了70年代的切应力负荷传感器和铝合金小量程负荷传感器两大技术突破；80年代称重传感器与测力传感器彻底分离，制定R60国际建议和研发出数字式智能称重传感器两项重大变革；90年代在结构设计和制造工艺中不断纳入高新技术迎接新挑战，加速了称重传感器技术的发展；2000年OIML R60首次引入族和组、分配系数PL范围等新概念.

2 应变式压力传感器原理

将电阻应变片粘贴在弹性元件特定表面上，当力、扭矩、速度、加速度及流量等物理量作用于弹性元件时，会导致元件应力和应变的变化，进而引起电阻应变片电阻的变化.电阻的变化经电路处理后的以电信号的方式输出，这就是电阻应变式传感器的工作原理.

电阻丝应变片一般是粘贴在传感器的弹性体上，当传感器承受压力后，弹性体产生形变，引起粘贴在弹性体上的应变片电阻值变化.在一般情况下，传感器内都是由4个应变片组成一个测量电桥，在大多数的使用情况下，传感器内部4个应变片同时受力，并且在受压形变的作用下，2个应变片阻值增大，2个变小.

过去压力传感器在自动变速器中的应用并不广泛，然而近年来大家会发现越来越多的自动变速器中都会出现压力传感器的身影，因此在维修中也就得到了大家的关注。本文就自动变速器压力传感器的使用目的及作用、使用情况、工作原理、故障分析与检测等进行简单的阐述。

一、概述

早在上世纪90年代，很少量的自动变速器中就开始了压力传感器的使用，确切来讲当时的压力传感器应该被称之为压力开关，比较典型的有GM公司4L60E、4L80E、4T65E自动变速器，克莱斯勒公司的41TE、42RE变速器，本田雅阁MAXA变速器等。只不过早期的这些压力开关只能用来监测某一个元件(离合器或制动器)或某一个挡位油路的油压，然后电脑通过简单的以修正主油压的方式进行压力补偿。压力传感器的真正使用是在1997年左右雪铁龙系列的AL4型自动变速器上，国内的广泛应用是在富康、标致、雪铁龙等车系上，这个传感器主要是用来监测电脑通过电磁阀调节过后的系统油压。此后压力传感器在自动变速器中的应用陆续出现，如日本爱信公司早期生产的TF-60SN(在大众里称09G最早应用在奥迪TT、大众甲壳虫等车型上)和TR-60SN(在大众里称09D主要应用在大众途锐、保时捷卡宴等车型)型6挡自动变速器也使用了两个压力传感器，只不过这两个传感器仅用来监测两个离合器的真实压力，电脑也是通过修正主油压的方式来进行调控。

以上例举的是目前一些典型电液控多挡位自动变速器(AT)使用压力传感器的车型，在一些无级变速器(CVT)和机械双离合器控制变速器(DCT)的车型当中也有压力传感器的使用，如奥迪01J型和尼桑系列车型所使用的CVT就使用了两个压力传感器，而大众湿式6速DSG变速器也使用了两个压力传感器，可见使用范围之广。

无论是AT、CVT还是DCT变速器，使用压力传感器的目的只有一个，就是为了更好地控制液压系统，实现液压系统压力的精准性以达到最佳控制的要求。压力传感器是变速器真实压力信息获取的源头，在自动修正控制和智能闭环控制系统中发挥着极其重要的作用，因此其测量结果(即信息反馈结果)将直接影响着整个自动变速器系统的运行，并影响故障分析、修正决策的准确性。因此，在维修工作中应首先对压力传感器的相关知识进行详细地了解。

二、自动变速器压力传感器类型

压力传感器的种类很多，自动变速器中常见的为应变片式(也叫圆形膜片式)，如图1所示，还有少量的陶瓷隔膜式。

1　应变片式压力传感器

[摘 要]局部放电的超声阵列检测方法是将阵列传感器与阵列信号处理技术应用于局部放电超声检测中的一种新方法。其中，声学性能良好、阵列结构合理的局部放电超声阵列传感器是检测技术的基础和关键。重点研发适用于局部放电检测的平面方形与圆环形超声阵列传感器，并开发了相应的局部放电定位系统。建立了局部放电超声阵列传感器声学性能的量化评价模型，实现了超声阵列传感器声学性能的定量评价；通过权重比较，确定了定向准确度与最大旁瓣幅值的最优分配。通过对目前国内外变压器局部放电检测系统中超声传感器的应用现状及适用条件，以及各种传感器的灵敏度及工作频带等的实验和对比分析，指出了变压器局部放电检测系统中超声传感器的发展方向。

[关键词]电力变压器；研发；设计；传感器

中图分类号：TU855 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）14-0066-01

随着国家电力的迅速发展，电力变压器的使用范围越来越广，电力变压器的检测就显得相当的重要，电力变压器中的局部放电能够充分反映绝缘结构的薄弱环节，假如它长期存在肯定会损坏绝缘可能会造成重大的供电事故，因此我们高度重视如何防止事故发生，通过科技和经验我们设计出在线检测超声传感器，它可以利用局部放电时产生的超声作为信息再利用超声传感器电力变压器外壁的检测，做到无损、在线、实时监视，保证电力变压器的安全可靠少干扰。

一、传感器的设计理念

如何设计出一款安全性能高使用方便的传感器成了我们首要研究的问题，首先我们介绍下传感器的设计原理，传感器阵元的材料、中心频率、厚度以及半径等参数，并设计了单个超声阵列传感器阵元与方形、圆环形局部放电超声阵列传感器装配体；接着，制作了局部放电超声阵列传感器，并搭建了阵列传感器测试平台， 对其进行了灵敏度测试，测试结果表明所研制的局部放电超声阵列传感器的频响特性与一致性良好；然后，开发了一套完整的局部放电超声阵列定位系统，包括超声阵列传感器、便携式局部放电检测系统与阵列定位软件系统，为后续研究奠定了基础。研究了一种局部放电超声阵列传感器稀疏设计方法。以圆形、方形、十字形和线形局部放电超声阵列传感器为例，以声学性能评价值最优为目标，通过分析研究得出各阵型在稀疏度为2时的声学性能变化规律，从而确定各阵形在稀疏度，阵列传感器的最优稀疏分布结构通过仿真与实验研究发现：稀疏度一定时，最优稀疏结构下的圆环形局部放电超声阵列传感器的声学性能均优于方形阵列；阵元个数相同时，满圆环形阵列的声学性能最优，最后，设计研制适用于局部放电检测的超声阵列传感器，并搭建了相应的实验平台，开展大量实验研究，实验结果验证了局部放电超声阵列传感器声学性能定量评价方法及稀疏设计方法的正确性。

二、超声传感器的组成

超声传感器的组成主要是由他探头、天线、放大单元、滤波单元、微波单元和锁相方法单元组成。超高频法由于所检测的对象不同，使用的超高频传感器也各有差异，从安装位置来看，超频传感器有内部耦合器和外部天线，天线若安装在变压器内部，则内部电磁信号易于接收而且外部干扰几乎被完全屏蔽，灵敏度很好，但内部天线可能会改变内部电场分布，引起击穿。变压器金属外壳绝缘缝隙处会泄露出局部放电高频电磁波，因此，外部天线检测局部放电超高频信号也是一种有效途径。外部传感器虽然抗干扰能力和灵敏度比内部传感器低，但是不影响内部电场分布和系统密封，移动方便和教师传感器即可实现局部放电源定位。传感器的性能直接决定着信号的提取，因此应具有良好的频率响应特性和较高的抗干扰能力和信号检测灵敏度，并且结构尺寸灵巧，在不影响变压器运行和不改变变压器结构的前提下可以实现在线检测，分为内置式和外置式。目前常用的如拉杆式传感器可以用过变压器油阀插入箱体中，还有通过介质窗装置变压器外部的圆形传感器。传感器接收到局部放电信号后通过同轴电缆传送到前置放大器，这时就需要通过阻抗转换器使得传感器和电缆还有前置放大器之间有良好的匹配，信号功率才能被完全接收，电缆中只有传感器向前置放大器传输的入射波。经方大单元处理后的信号通过检波器得到超高频信号幅值的包络线，检波得到的高频信号中的低频分量，这样检测装置可以用较低采样率的模数转换器进行模数转换，最后由计算机做统一分析处理。

摘要：由于原有用压力传感器测量血压的实验装置陈旧、性能不足，因此对实验仪器进行了改装。介绍了原有实验仪器的原理以及改装后的实验仪器原理。采用MPX50GP半导体应变集成型压力传感器放大电路与电表组装在一起，当电表开关指向mV档时，电表为毫伏表，用来测传感器的输出电压，当开关指向kPa档时，电表为一具电子血压计。改装后的实验仪器具有体积小，重量轻，灵敏度高等特点，既提高了医学学生对物理实验的兴趣，同时又对电子血压计有了一定的理论了解。

关键词：压力传感器； 实验仪器； 血压测量； 电表

中图分类号：TN91134文献标识码：A文章编号：1004373X(2012)04020002

Refit of experiment instrument to measure blood pressure with pressure sensors

FU Yan1, FU Dawei1, YAO Shuren2, MENG Yuanyuan1, ZHANG Chunwei1

(1. Physics College, Jilin University, Bethune Jilin University, Changchuan 130021, China;

2. Bethune Medical College, Jilin University, Changchuan 130021, China)

Abstract： Because the previous experimental instruments used in surveying blood pressure was old and had insufficient performance, it was refitted. The principle of the previous instrument and the refitted instrument are introduced. The refitted experiment instrument has the advantages of small volume, light weight and high sensitivity. It makes the students of clinical medicine interested in the physical experiments and allows the students to understand the electronic sphygmomanometer in theory.

[摘 要]针对表压或负压压阻式压力传感器在进行负压测量时，敏感芯片承受拉伸力作用的使用工况，若固片工艺采用胶类的软连接固定，封接界面存在密封性差、抗拉伸能力低等问题，开展敏感芯片硬封接技术研究，在芯片玻璃底座上进行多层金属镀覆，采用低应力结构，使用钎焊固片的工艺，达到压阻式负压压力传感器对敏感芯片封接的特殊要求，实现压阻式负压压力传感器敏感芯片的可靠硬封接，满足负压、表压测量时对压阻式压力传感器的特殊要求。

[关键词]钎焊；多层金属镀覆；芯片封接；压阻式压力传感器；低应力结构

中图分类号：S951.4+3 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）17-0375-01

1 引言

鹤枋窖沽Υ感器是目前应用最为广泛的一种压力传感器，具有体积小、重量轻、工作可靠、灵敏度高等特点，广泛应用在军事、石油、化工、汽车等各个领域，通过压阻效应将压力信号转变成电信号，从而实现压力的测量和自动控制的目的。压阻式压力传感器由压力敏感芯片、管座、波纹膜片等零部件组成，压力敏感芯片一般通过硅酮类胶与管座连接，由于硅酮类胶的强度较弱，在测量负压的情况下，敏感芯片受到拉力的作用，芯片易从管座上脱离或发生内部传压液体泄漏的现象，可靠性低，易出现故障。若敏感芯片采用强度较高的胶结剂粘接固定，由于线胀系数差别较大，在环境温度变化较大时易出现胶结面分离、开裂等现象，导致故障的发生。

根据压阻式压力传感器固片结构和封接界面的受力状态，敏感芯片封接时，其封接界面不仅要有足够抗拉伸强度、较好的密封性，保证传感器的测压功能，同时，还要有较小的封接应力，减小封接对敏感芯片性能和稳定性的影响。

开展压阻式压力传感器硬封接技术的研究，采用钎焊实现压力敏感芯片与基体的密封刚性连接代替原有的胶结固定，满足压阻式压力传感器在负压测量时的特殊要求，提高产品的可靠性，是非常必要的。

本文主要是解决现有的压阻式压力传感器封装敏感芯片的方法易使芯片从管座上脱离而发生故障的问题，提供一种压阻式压力传感器敏感芯片气密性硬封接方法。

摘 要：本文介绍了压力传感器零漂对陶瓷液压自动压砖机压制的影响，论述了压力传感器零漂的原因和防护措施。在陶瓷砖成型压制过程中，要求压力传感器能够真实、客观、快速准确地反应主油缸内的压力情况，以提高砖坯生产的优等品率。

关键词：压力传感器；零漂；电漂；压力成型

1 前言

粉料压力成型是建筑陶瓷砖干法成型最主要的成型方法，是以设定某个压力值为目标值的成型过程，因此，其对陶瓷压砖机液压系统中的压力控制尤为重要。

粉料压制的最终成型压力大小对砖坯成型质量起着至关重要的作用，在陶瓷砖的压制中，第一次压制压力过低会导致粉料变形过小，无法使粉料中的气体达到一定压强，则在后续排气时半成品中的气体无法充分逃逸，造成陶瓷砖成型缺陷――分层；如果第一次压制力过高，则会导致压制过程中气体积蓄过多，在压制阶段就已经造成坯体分层。所以压力控制对陶瓷粉料压制有着直接的影响。故在陶瓷砖成型压制过程中，要求压力传感器能够真实客观，快速准确地反应主油缸内的压力情况。

但是由于压力传感器在制造、使用过程中不可避免的产生零点漂移（简称零漂，下同），导致压力传感器在零漂时不能准确、快速反应主油缸内的压力情况，继而致使PLC误判断，发出错误指令使执行机构不加压或者加压超设定压力值。最终致使砖坯成型缺陷产生，降低砖坯生产的优等品率。

2 压力传感器的零点漂移原因分析

压力传感器的零点漂移主要有以下几个方面的原因：

摘要：根据压力的产生、作用效果，分析不同的压力传感器，选择出较好的采样材料，再从压力传感器的工作特性、适用性等性能考虑，设计出压力传感器的测量电路。文章采用前置放大电路初步处理信号，以差分放大电路调理信号，能采集到比较清晰的图像，最后融合采集到的数据，分析不同人的脚底压力信息，在停车场安保的应用中意义重大。

关键词：脚底压力；信息采集；身份识别；压力采集；压力传感器 文献标识码：A

中图分类号：TP391 文章编号：1009-2374（2015）15-0066-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2015.15.034

1 概述

现在的停车场没有足够的安保措施来保障车主的财产安全，很多的汽车盗窃案就是因为停车场的安保不到位导致的。但若能在车辆周围放置一些身份识别装置辨别身份，就能保护私人的财产，为车主设立了一条智能防线。通过分析可知，因人的脚底纹路、压力分布等信息的不同，采集不同人的脚掌对地压力及其空间和时间分布，对其进行分析，就能由此分辨出不同人的身份，从而建立起一套独特、有效的临时身份系统。本文对脚底压力信息的采集方案进行论述，并对识别系统进行了分析。

由脚底压力得到的信息建立模型，并应用在安保系统中，目前尚无广泛应用。本系统将脚底的压力与身份识别联系起来，这一应用能保障人民的财产安全，具有比较强的创新性。

2 系统结构和工作原理

2.1 系统总体结构框架