什么是压力传感器啊？_1

压力传感器(Pressure Transducer)是能感受压力信号，并能按照一定的规律将压力信号转换成可用的输出的电信号的器件或装置 。

压力传感器通常由压力敏感元件和信号处理单元组成
。按不同的测试压力类型 ，压力传感器可分为表压传感器、差压传感器和绝压传感器。? -摘自JJG860-2015

压力传感器是工业实践中最为常用的一种传感器
，其广泛应用于各种工业自控环境，涉及水利水电 、铁路交通
、智能建筑、生产自控 、航空航天
、军工、石化 、油井、电力
、船舶、机床 、管道等众多行业 ，下面就简单介绍一些常用传感器原理及其应用 。另有医用压力传感器
。

压力传感器的分类：

压力传感器的螺纹有很多种
，常见的有NPT
、PT、G 、M，都是管螺纹。

NPT 是 National (American) Pipe Thread 的缩写 ，属於美国压力传感器标准的 60 度锥管螺纹，用于北美地区.国家标准可查阅 GB/T12716-1991

PT 是 Pipe Thread 的缩写
，是 55 度密封圆锥管螺纹，属惠氏压力传感器螺纹家族 ，多用於欧洲及英联邦国家.常用於水及煤气管行业
，锥度规定为 1:16 。国家标准可查阅 GB/T7306-2000

G 是 55 度非螺纹密封管螺纹，属惠氏压力传感器螺纹家族.标记为 G 代表圆柱螺纹。国家标准可查阅 GB/T7307-2001

M 是公制普通螺纹 ，如M20*1.5表示直径为20mm
，螺距为1.5，如客户无特殊要求 ，压力传感器一般为M20*1.5螺纹
。

另外螺纹中的1/4
、1/2、1/8 标记是指螺纹尺寸的直径
，单位是英寸。行内人通常用分来称呼螺纹尺寸，一寸等于8分 ，1/4 寸就是2分
，如此类推 。G 好像就是管螺纹的统称(Guan)，55 、60度的划分属于功能性的 ，俗称管圆
。螺纹由一圆柱面加工而成。

ZG俗称管锥，即螺纹由一圆锥面加工而成
，一般的水管压力接头都是这样的，老国标标注为Rc 公制螺纹用螺距来表示 ，美英制螺纹用每英寸内的螺纹牙数来表示
，这是压力传感器螺纹最大的区别，公制螺纹是60度等边牙型 ，英制螺纹是等腰55度牙型
，美制螺纹60度 。公制螺纹用公制单位，美英制螺纹用英制单位
。

管螺纹主要用来进行压力管道的连接 ，其内外螺纹的配合紧密
，压力传感器管螺纹有直管与锥管两种。公称直径是指所连接的压力管道直径，显然螺纹大径比公称直径大 。 1/4 ，1/2
，1/8是英制螺纹的公称直径，单位是英寸
。

主要参数：

压力传感器的种类繁多 ，其性能也有较大的差异，如何选择较为适用的传感器
，做到经济
、合理的使用。

额定压力范围? 额定压力范围是满足标准规定值的压力范围 。也就是在最高和最低温度之间，传感器输出符合规定工作特性的压力范围
。在实际应用时传感器所测压力在该范围之内。

最大压力范围? 最大压力范围是指传感器能长时间承受的最大压力 ，且不引起输出特性永久性改变 。特别是半导体压力传感器
，为提高线性和温度特性，一般都大幅度减小额定压力范围。因此 ，即使在额定压力以上连续使用也不会被损坏
。一般最大压力是额定压力最高值的2－3倍。

损坏压力? 损坏压力是指能够加在传感器上且不使传感器元件或传感器外壳损坏的最大压力 。

线性度? 线性度是指在工作压力范围内
，传感器输出与压力之间直线关系的最大偏离
。

压力迟滞? 为在室温下及工作压力范围内，从最小工作压力和最大工作压力趋近某一压力时 ，传感器输出之差。

温度范围? 压力传感器的温度范围分为补偿温度范围和工作温度范围 。补偿温度范围是由于施加了温度补偿
，精度进入额定范围内的温度范围
。工作温度范围是保证压力传感器能正常工作的温度范围。

技术参数 （量程15MPa-200MPa）参数 单位 技术指标 参数 单位 技术指标灵敏度 mV/V 1.00.05 灵敏度温度系数 ≤%FS/10℃ 0.03

非线性 ≤%FS 0.02～0.03 工作温度范围 ℃ -20℃～+80℃

滞后 ≤%FS 0.02～0.03 输入电阻 Ω 40010Ω

重复性 ≤%FS 0.02～0.03 输出电阻 Ω 3505Ω

蠕变 ≤%FS/30min 0.02 安全过载 ≤%FS 150% FS

零点输出 ≤%FS 2 绝缘电阻 MΩ ≥5000MΩ(50VDC)

零点温度系数 ≤%FS/10℃ 0.03 推荐激励电压 V 10V-15V? 需要多方面考虑，比如: 适用范围、结构规格 、安装程序 。

就适用范围来说： 用于对人体有创血压如动脉压
、中心静脉压、肺动脉压 、左冠状动脉压多种压力进行监测 ，直接获得血压这一生理参数
，为临床对疾病的诊断、治疗和愈后估计提供客观依据
。

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压力传感器

(1)光电式车速传感器--由带孔的转盘两个光导体纤维，一个发光二极管
，一个作为光传感器的光电三极管组成。一个以光电三极管为基础的放大器为发动机控制电脑或点火模块提供足够功率的信号，光电三极管和放大器产生数字输出信号(开关脉冲) 。发光二极管透过转盘上的孔照到光电二极管上实现光的传递与接收
。

(2)磁电式车速传感器--模拟交流信号发生器 ，产生交变电流信号
，通常由带两个接线柱的磁芯及线圈组成。磁组轮上的逐个齿轮将产生一一对应的系列脉冲，其形状是一样的 。输出信号的振幅与磁组轮的转速成正比(车速) ，信号的频率大小表现于磁组轮的转速大小。发动机控制电脑或点火模块正是靠这个同步脉冲信号来确定触发电火时间或燃油喷射时刻的
。

磁电式转速传感器
，主要是利用磁阻元件来做转速测量的。磁阻元件有一个特性，就是其阻抗值会随着磁场的强弱而变化 。通常磁电式传感器内装有磁性铁 ，使传感器预先带有一定的磁场
，当金属的检测齿轮靠近传感元件时，齿轮的齿顶与齿谷所产生的磁场变化使得传感元件的磁阻抗也跟着变化
。但是磁阻元件的阻抗值随温度变化很大 ，用一个磁阻元件测量转速时
，温漂影响非常厉害，这使磁阻元件的应用受到很大的限制。可是我们小野测器的传感器却不同 ，它采用了2个磁阻元件，不仅补偿了温度的影响
，还大大地增强了传感器的灵敏度 。

上图所示是磁电式转速传感器的原理图，由两个磁阻元件和两个电阻构成的电桥回路 ，其差动输出信号即检测信号被取出后直接送到DC放大器进行放大
。这里简单地把框图再说明一下。为了调整两个磁阻元件的阻抗差异
，电桥回路里还加入了可调电位器作为阻抗的平衡调整 。平衡电桥的输出接DC放大器
。若检测用齿轮采用渐开线齿轮时，输出波形几乎和正弦波差不离。信号经过放大后 ，被送到整形回路进行整形
，使其变成上沿和下沿跳变得更快的矩形波 。输出回路采用集电极输出，输出阻抗约为330Ω左右
。指示器LED会随着输出波形的Hi
、Lo变换而点灭。整个电路由5V电压驱动 ，电路内有5V电压输出的执行器 。电源的输入电压与其他传感器相同
，为DC12V±2V。磁阻元件被封装在传感器的顶端，考虑到安装时有方向性 ，所以在传感器上标有位置对准的记号
。

(3)霍尔式车速传感器--它们主要应用在曲轴转角和凸轮轴位置上
，用于开关点火和燃油喷射电路触发，它还应用在其它需要控制转动部件的位置和速度控制电脑电路中。由一个几乎完全闭合的包含永久磁铁和磁极部分的磁路组成 ，一个软磁铁叶片转子穿过磁铁和磁极间的气隙，在叶片转子上的窗口允许磁场不受影响的穿过并到达霍尔效应传感器
，而没有窗口的部分则中断磁场 。

(4)车轮转速传感器—检测车轮转速并将检测结果输出ECU，主要是的作用是在汽车制动的控制和驱动控制这两方面;

(5)发动机转速传感器---检测发动机的转速 ，通常利用曲轴位置传感器来检测发动机的转速并输出来实现的
。用于燃油喷射量、点火提前角 、动力传动控制等;

(6)减速传感器---其主要的是要检测汽车在减速的时候的减速速度
，也是将这个信号回传到ECU，汽车制动的控制和驱动控制这两方面。

(7)车速传感器---通常是直接或者间接检测汽车轮胎的转速来来获得的 ，主要是体现在我们可以在汽车行驶的时候可以知道自己的行驶的车速 。

（8）旋转式速度传感器的结构和特征

旋转式速度传感器按安装形式分为接触式和非接触式两类
。

（9）接触式旋转速度传感器结构简单
，使用方便，因此传感器使用中必须施加一定的正压力或着滚轮表面采用摩擦力系数大的材料 ，尽可能减小滑差。 咨询公司INTECHNOCONSULTING的传感器市场报告显示
，2008年全球传感器市场容量为506亿美元，预计2010年全球传感器市场可达600亿美元以上 。调查显示 ，东欧
、亚太区和加拿大成为传感器市场增长最快的地区
，而美国、德国 、日本依旧是传感器市场分布最大的地区
。就世界范围而言，传感器市场上增长最快的依旧是汽车市场 ，占第二位的是过程控制市场，看好通讯市场前景。

一些传感器市场比如压力传感器
、温度传感器、流量传感器 、水平传感器已表现出成熟市场的特征 。流量传感器
、压力传感器、温度传感器的市场规模最大
，分别占到整个传感器市场的21% 、19%和14%
。传感器市场的主要增长来自于无线传感器
、MEMS(Micro-Electro-MechanicalSystems，微机电系统)传感器、生物传感器等新兴传感器。其中 ，无线传感器在2007-2010年复合年增长率预计会超过25% 。

21世纪
，全球的传感器市场在不断变化的创新之中呈现出快速增长的趋势。有关专家指出，传感器领域的主要技术将在现有基础上予以延伸和提高 ，各国将竞相加速新一代传感器的开发和产业化
，竞争也将日益激烈
。新技术的发展将重新定义未来的传感器市场，比如无线传感器 、光纤传感器、智能传感器和金属氧化传感器等新型传感器的出现与市场份额的扩大。 速度传感器将应用于汽车检测市场

现代汽车上一般都装有发动机控制
、自动驾驶、ABS 、TRC
、自动锁车门、主动式悬架 、导向系统
、电子仪表等装置 ，这些装置都需要汽车车速信号 。因此
，测量车运行速度传感器的输出信号准确性和稳定性将对这些控制单元产生极大的影响
。汽车速度传感器多采用霍尔式结构，霍尔速度传感器是一种基于霍尔效应的磁电传感器 ，具有对磁场敏感度高、输出信号稳定 、频率响应高
、抗电磁干扰能力强、结构简单 、使用方便等特点。它主要是由特定磁极对数的永久磁铁（一般为4或8对）
、霍尔元件、旋转机构及输入/输出插件等组成 。其工作原理是当传感器的旋转机构在外驱动作用下旋转时
，会带动永久磁铁旋转，穿过霍尔元件的磁场将产生周期性变化 ，引起霍尔元件输出电压变化，通过后续电路处理形成稳定的脉冲电压信号
，作为车速传感器的输出信号
。霍尔结构的速度传感器主要电气技术参数包括：输出信号高电压 、低电压、占空比
、周期、上升时间 、下降时间
、周期脉冲数等，为了保证产品的性能可靠性 ，必须在出厂前对这些参数进行定量测试。集成化与智能化、高效自动测量 、软件计算
、图形或数表显示测试结果的测试系统越来越受到汽车速度传感器生产企业的青睐 。常用的霍尔式车速传感器的性能测量而开发的一种综合检测装置
。基于成本考虑
，利用微处理器的高速计数器端口作为车速传感器的数据采集，利用软件控制实现对采集数据的计算和图形化显示处理。完成的检测装置具有测试精度高、数据通信可靠 、图表化的良好用户界面
、抗干扰能力强、检测过程简单直观 、系统开发成本低等优点 ，具有较好的推广市场
，因此速度传感器将会在车辆速度检测上有巨大应用前景 。 带式输送机的速度传感器采用霍尔传感器，其主要是利用霍尔效应实现磁电转换的一种传感器 ，霍尔效应自1879年被发现至今已有100多年的发展历史
，但其应用是在本世纪50年代，由于微电子学的快速发展 ，才被人们所重视和推广使用
，并且不断地开发了多种霍尔元件
。我国从20世纪70年代开始加大研究霍尔元件，经过近几十年的研究和开发 ，己经能生产各种性能的霍尔元件，例如：普通型
、高灵敏度型、低温度系数型 、测温测磁型和开关式的霍尔元件。由于霍尔传感器的特点是灵敏度高、线性度好
、稳定性高、体积小和耐高温等
，所以已经广泛应用于非电量测量自动控制 、计算机装置和现代军事技术等各个工业领域 。

用电测仪表来测量油压，具有能连续测量
、自动记录、测量范围大 、精确度和敏感度高及易于实现远距离测量和控制等优点。

传感器是指将感受到的物理量等信息 ，按照一定的规律转化成便于测量和传输信号的器件或装置
。由于电信号易于传输和处理
，所以，一般概念上的传感器是指将非电量转换成电信号的器件或装置。压力传感器是应用压力敏感元件测出压力并发出一个与压力成比例的电信号 。

压电式压力传感器已作为高响应压力传感器得到应用
。这种传感器结构简单（图7-20） ，而且没有机械构件。它的最大缺点是会发生温度漂移 。

应变片压力传感器效果较好
。它坚固耐用并有较高的响应特性。应变片直接装在象膜片或管壁这样的传感元件上
，没有机械运动，利用装应变片的传感元件表面的弹性变形来产生信号 ，它输出的信号时电信号（图7-21） 。

图7-20 压电式压力传感器

图7-21 应变片压力传感器