压阻式压力传感器工作原理

压阻式
压力传感器
是利用单晶硅的压阻效应而构成。采用单晶硅片为弹性元件，在单晶硅膜片上利用
集成电路
的工艺，在单晶硅的特定方向扩散一组等值
电阻
，并将电阻接成桥路，单晶硅片置于
传感器
腔内。当压力发生变化时，单晶硅产生应变，使直接扩散在上面的应变电阻产生与被测压力成正比的变化，再由桥式
电路
获相应的电压输出信号。

压阻式压
力传感器
应用

压阻式传感器是用于这方面的较理想的传感器。例如，用于
测量
直升飞机机翼的气流压力分布，
测试

发动机
进气口的动态畸变、叶栅的脉动压力和机翼的抖动等。在飞机喷气发动机中心压力的测量中，使用专门设计的硅压力传感器，其工作温度达500℃以上。在波音客机的大气数据测量系统中采用了精度高达0.05%的配套硅压力传感器。在尺寸缩小的风洞模型试验中，压阻式传感器能密集安装在风洞进口处和发动机进气管道模型中。单个传感器直径仅2.36毫米，固有频率高达300千赫，非线性和滞后均为全量程的±0.22%。在生物医学方面，压阻式传感器也是理想的检测工具。

已制成扩散硅膜薄到10微米，外径仅0.5毫米的注射针型压阻式压力传感器和能测量心血管、颅内、尿道、子宫和眼球内压力的传感器。图3是一种用于测量脑压的传感器的结构图。压阻式传感器还有效地应用于爆炸压力和冲击波的测量、真空测量、监测和控制
汽车发动机
的性能以及诸如测量枪炮膛内压力、发射冲击波等兵器方面的测量。此外，在油井压力测量、随钻测向和测位地下密封
电缆
故障点的检测以及流量和液位测量等方面都广泛应用压阻式传感器。随着微电子技术和
计算机
的进一步发展，压阻式传感器的应用还将迅速发展

压阻式压力传感器工作原理：

当传感器处在压力介质中时，介质压力作用于波纹膜片上，其中的硅油受压，硅油将膜片的压力传感给半导体芯体。受压后其电阻值发生变化，电阻信号通过引线引出。不锈钢波纹膜片壳体感受压力并保护芯体，因而压阻式压力传感器能在腐蚀性的介质中感应压力信号。

压阻式压力传感器一般通过引线接入惠斯登
电桥
中。平时敏感芯体没有外加压力作用，电桥处于平衡状态（称为零位），当传感器受压后芯片电阻发生变化，电桥将失去平衡。若给电桥加一个恒定
电流
或电压电源，电桥将输出与压力对应的电压信号，这样传感器的电阻变化通过电桥转换成压力信号输出。出现在大部分压力传感器用
制造
集成电路的方法，形成四个电阻值相等的电阻条，并将它们连接刻制成惠斯登电桥。惠斯登电桥采用恒流供电，这样电桥的输出不受温度的影响，惠斯登电桥检测出电阻值的变化，经过差分一化
放大器
，输出放大器放大后，再经过电压电流的转换，变换成相应的电流信号，该电流信号通过非线性校正环路的补偿，即产生了输入电压成线性对应关系的4～20mA的标准输出信号。

为减小温度变化对芯体电阻值的影响，提高测量精度，压力传感器都采用温度补偿措施使其零点漂移、灵敏度、线性度、稳定性等技术指标保持较高水平。