压力传感器的原理及其应用电路设计

      压力传感器的原理和应用分类,列举了汽车压力传感器在轮胎气压监测方面的应用及具体的电路设计,把轮胎气压转换为电压,通过电压值的大小间接地测量气压值的大小。

压力传感器的原理及其应用电路设计

    1、引言

    汽车传感器是汽车电子化、智能化的基础和关键，而其中使用较多、发展的是压力传感器。汽车压力传感器应用在汽车的很多系统中，如电子检测系统、保安防撞系统等。其中应用在轮胎气压方面的目的在于大限度地减少或消除高压爆胎和低压辗胎造成的轮胎早期的损坏，使轮胎经常保持标准气压，延长轮胎的寿命，降低轮胎的消耗，提高经济效益。有报道说，将微型压力传感器埋置于汽车轮胎中，测量其中气压，以控制对轮胎的充气量，避免过量和不够，由此可节省百分之十的汽油。

    2、汽车压力传感器

    2.1压力传感器的原理和应用分类

    传感器是将各种非电量(包括物理量、化学量、生物量等)按一定规律转换成便于处理和传输的另一种物理量(一般为电量)的装置。传感器一般由敏感元件、转换元件和测量电路三部分组成，有时还需外加辅助电源。传感器方框图如图1所示。

制造半导体压力传感器的基本原理是利用硅晶体的压阻效应。单晶硅材料在受到应力作用后，其电阻率发生明显变化，这种现象称为压阻效应。

     压力传感器所用的元件材料是具有压阻效应的单晶硅、扩散掺杂硅和多晶硅。根据晶体不受定向应力时，电导率是同性的，只有受定向应力时才表现出各向异性，由于应力能引起能带的变化，能谷能量移动，导致电阻率的变化，于是就有电阻的变化，从而产生压阻效应。单晶硅效应包括n型和p型硅压阻效应。选用扩散硅目的在于在设计制造压力传感器时可根据不同温度下硅扩散层的压阻特性选择合适的扩散条件，力求使压力传感器具有良好的性能。多晶硅在传感器中有广泛的用途，可作为微结构和填充材料、敏感材料。

压力传感器也就是所说通用表压传感器，一侧通大气另一侧接被测压力,通常用于管道、锅炉等压力的测量。为了更好地满足客户要求，压力传感器做成不同的结构，所用膜盒也不同。正确使用压力传感器，首先应该知道它有哪些类别以及如何进行安装。

　　压力传感器的分类

　　差压传感器两侧分别接不同的压力，根据压力差来测量液位的高度以及和孔板配合测量管道流量等。

　　绝压传感器其一侧抽真空，另一侧所受压力就为绝对压力，适用于绝压场合。

　　微差压传感器选用2E膜盒（0.0-1.5KPA），提高测量小压力的精度。

　　高静压差压传感器选用高静压膜盒，所谓静压就是当压力传感器两侧所加压力相同时其输出电流应为4.00MA，但普通差压传感器当两侧压力同时增大到25MPA以上其输出难以保证在4.00MA。故高静压差压传感器多用于流量、液位测量且压力较高的场合。

　压力传感器的安装

　　1、安装前请仔细阅读产品使用说明书，并核对产品的相关信息。

　　2、传感器应安装于通风、干燥、无蚀、阴凉处，如露天安装应加防护罩，避免阳光照射和雨淋，避免传感器性能降低或出现故障。

　　3、传感器属精密仪器，安装时忌强力冲击、摔打。

　　4、按接线图正确连接。

　　5、注意保护传感器引出电缆。在工业现场使用时，建议使用金属管保护或者架空。切勿松动电缆引出端的密封螺帽，避免潮气进入。

　　6、清洁传感器压力接口和引压孔时，应使用三氯乙烯或酒精注入引压孔中，并轻轻晃动，再将液体倒出，如此反复多次。禁止使用任何器具伸入引压孔中，以避免损伤敏感芯体。