电阻应变式压力传感器主要由弹性元件、电阻 应变片和测量电路组成。下图所示为几种常见的 电阻应变式传感器。

  5、筒式压力传感器 当被测压力与应变管的内腔相通时，应变管部分产生应变， 在薄壁

  筒上贴2片应变计做工作片，实心部分贴2片应变计做温度补偿应变片。 没有压力作用时，这4片应变片构成的全桥处于平衡；当外部压力作用 于应变管内腔时，圆管发生形变，使全桥失衡。这种压力传感器 测量范围在106Pa～107Pa或更高的压力。其结构相对比较简单，制作方便， 使用面宽，在测量火炮、炮弹、火箭的动态压力方面得到了广泛应用。

  4、电阻应变片的分类 按电阻应变片敏感栅材料不同，可分为金属应变片和半导体应

  图3-2 电阻丝应变片结构及形式. （a)丝式应变片；(b)箔式应变片；(c)半导体应变片 1—基底；2—应变丝或半导体；3—引出线页

  2、电阻应变效应 实验证明，电阻应变片的电阻应变εR=∆R/R与电阻应变片的纵

  式中 ∆ R/ R ── 电阻应变片的电阻应变； K ── 电阻丝的灵敏系数，表示电阻丝产生单位形变时

  电阻值相对变化的大小，是与金属材料有关的常数。K值越大， 单位形变引起的电阻值相对变化越大，灵敏度也就越高；不同的 金属材料有不同的灵敏系数，通常取值K= 1.7～3.6 。

  电阻应变片的典型结构 如图2-1所示，由敏感栅、 基底、覆盖层和引线 电阻应变片的结构简图

  即得到以下结论：金属丝受外界的力的作用而伸长时， 长度增加，而横截面积减少，电阻值会增大；当金 属丝受外界的力的作用而压缩时，长度变小，而截面增 加，电阻值会减小。阻值变化通常较小。

  当动极板向上位移Δδ时： 电容器C1的间隙δ1变为δ0–Δδ ； 电容器C2的间隙δ2变为δ0Δδ ；

  检测压力的传感器主要有电阻应变式传感器、电感 式传感器、压电式传感器、电容式传感器、压阻式传 感器。

  电阻应变式压力传感器常应用于称重和测力领 域，是借助弹性敏感元件将力的变化转化为形变， 然后利用电阻导体的应变将力转变成电阻值的变 化，经过测量电路得到被测量——力的电信号， 最后将电信号的变化值转化为对应的测力值。

  6、膜片压力传感器 膜片压力传感器的工作原理是，当气体或液体压力作用在弹性元件膜 片的承压面上时，膜片变形，使粘贴在膜片另一面的电阻应变片随之 形变，并改变阻值。这时测量电路中的电桥失衡，产生输出电压 。

  1、电阻应变式压力传感器 2、电容式压力传感器 3、电感式压力传感器 4、压电式压力传感器 5、扩散硅压力传感器 二、归纳总结 三、作业

  教 (1)掌握常用压力传感器(如电阻应变式、电感式、电容式、压电式、压阻式、差 学 动变压器式)压力测试原理； 目 (2)各种压力检测的方法。 标 (3)能识别不一样的种类的压力传感器；

  三、电感式压力传感器 1、变气隙式压力传感器 由物理学可知，初始状态时线圈的电感为

  式中，N为线H/m,A为铁 芯的截面积，d为气隙厚度。 若电容器极板间距离由初始值d0缩小了Δd，电容量增大了ΔL，则有

  电容式压力传感器是利用电容作为敏感元件将被 测压力转换成与之成一定关系的电量输出的压力传 感器。它一般都会采用圆形金属薄膜或镀金属薄膜作为 电容器的一个电极，当薄膜感受到压力而变形时，薄 膜与固定电极之间形成的电容量发生明显的变化，通过测 量电路就可以输出与电压成一定关系的电信号。

  电容式压力传感器属于极距变化型电容式传感 器，如图2-8所示，是由一个固定极板和一个弹性 膜片（即动极板）组成。

  图示为电子称，是机械称(杆 称）加装传感器，将机械信号转 换为电信号并传输到计算机中， 实现了物体重量的测量、计算和 显示，实现了智能化。

  二、电容式压力传感器 （一）、电容式压力传感器原理结构 1、单电容式压力传感器

  可见，要提升灵敏度，应减小d0。但d0过小，会造成电容器击穿或短路。为 此，常用提高介电常数的方法，即在两级板间加云母、塑料膜等介质。

  二、电容式压力传感器 2、差动电容式压力传感器 在实际应用中，为提升灵敏度和线性度，克服电源电压、环境和温度变化等外界条 件影响，又研制出了差动式电容式压力传感器，如下图所示，上下两极板是固定极 板，中间极板是活动极板，未开始测量时将活动极板调整在中间位置，两边电容相 等。测量时，中间极板向上或下平移，就会引起电容量的上增下减或反之。

  声压传感器（即电容传声器） 传声器（Microphone）即话筒，音译作麦克风，目前使用的话筒 大多是动圈式和电容式。 电容传声器以振膜与后极板间的电容量变化通过前置放大器变换为 输出电压。

  2、电阻应变效应 电阻应变片的工作原理是基于应变效应，即导体或半导体材料

  在外界力的作用下产生机械形变时，其电阻值相应发生明显的变化，这 种现象称为“应变效应”。

  式中 ρ──电阻率，Ω·m； l──电阻丝长度，m； A──电阻丝截面积，m2。

  （c）投入式电容 （d）智能型管道测量用 式压力传感器 电容式压力传感器

  取一根细电阻丝，ห้องสมุดไป่ตู้端接上一台3 1/2位数字式欧姆表

  二、电容式压力传感器 （一）、电容式压力传感器原理结构 1、单电容式压力传感器

  4、电阻应变片的检测电路 （2）单臂电桥 R1为电阻应变片，R2、R3、R4为电桥固定电阻，这就构成了单臂电桥。

  利用电磁感应原理将被测量如位移、压力、振动等 转换成线圈自感L或互感量系数M的变化，再由测量电 路转换为电压或电流的变化量输出，这种装置称为电 感式传感器 。

  自感式压力传感器也称变磁阻式压力传感器，它是 在压力作用下使衔铁或铁芯位移，引起线圈的电感发 生变化而工作的。根据结构不同分为变间隙式和螺管 式两种。

  二、电容式压力传感器 （一）、电容式压力传感器原理结构 1、单电容式压力传感器

  二、电容式压力传感器 （一）、电容式压力传感器原理结构 1、单电容式压力传感器 因Δd的极距变化很小，使Δd/d01时，则有近似的线性关系为：

  在生产过程中，压力检测与调节控制系统的应用非 常广泛，例如锅炉蒸汽和水的压力监控；炼油厂减压 蒸馏需要的低于大气的真空压力检测;在航空发动机 试验研究中，为了研究发动机性能，必须测量过渡态 的压力变化；电力系统中油路压力的测量和控制等。 对压力监控是保证工艺要求、生产设备和人身安全， 实现经济运行所必须的。

  因Δd的极距变化很小，使Δd/d01时，则有近似的线性关系为：

  当铁芯发生位移时，将引起线圈电感的变化。线圈的电感量与铁芯插入线圈的长 度有如下的关系。铁芯随被测物体一起移动，导致线圈电感量发生明显的变化。其检测 位移量可从数毫米到数百毫米。缺点是灵敏度低。