压阻式压力传感器在自动化技术中的使用

随着自动化技术的发展，在工业设备中，除了液柱压力表和弹性压力表之外，目前还越来越广泛地使用能将压力转换成电信号的压力变送器和压力传感器。那么这些压力变送器和压力传感器是如何将压力信号转换成电信号的呢？不同的换算方法有什么特点？下面就以压阻式压力传感器来给大家作简要说明。

压阻式压力传感器主要基于压阻效应。压阻效应用于描述材料在机械应力下的电阻变化。与上述压电效应不同，压阻效应只产生阻抗变化，不产生电荷。

已经发现大多数金属材料和半导体材料具有压阻效应。其中，半导体材料中的压阻效应远大于金属中的压阻效应。由于硅是当今主要的集成电路，硅压阻元件的应用变得非常有意义。电阻的变化不仅来自于与应力相关的几何变形，还来自于材料本身的应力相关电阻，使得其度因子比金属大几百倍。N型硅的电阻变化主要是由于其三个导带谷对的位移导致载流子在不同迁移率的导带谷之间重新分布，进一步改变了电子在不同流向的迁移率。其次，由于等效质量的变化与导带谷形状的变化有关。在p型硅中，这一现象变得更加复杂，也导致了等效质量和空穴转换的变化。

压阻式压力传感器通常通过导线连接到惠斯通电桥。平时敏感芯上没有施加压力，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时，电桥就会失去平衡。如果给电桥加一个恒流或恒压电源，电桥就会输出一个与压力相对应的电压信号，使传感器的电阻变化通过电桥转换成压力信号并输出。电桥检测电阻值的变化，放大后通过电压电流转换转换成相应的电流信号。电流信号由非线性校正回路补偿，产生输入电压线性对应的4~20mA标准输出信号。

为了减少温度变化对铁芯电阻值的影响，提高测量精度，压力传感器采用温度补偿措施，使其零点漂移、灵敏度、线性度和稳定性等技术指标保持在较高水平。

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