选择合适的压力传感器

不同的测量条件、范围以及传感器结构使用的材料都会导致压力传感器设计各不相同。通常可以通过检测与流体对齐的膜片的偏转量将压强转换为某种中间形式的量，比如位移。然后传感器将位移转换成电输出，比如电压或电流。根据已知的膜片面积，我们就可以计算出压强。压强传感器内包含了一个换算器，可将压强转换为工程单位。

三种最常用的压力换能器类型是桥式传感器（基于应变计）、可变电容传感器和压电式传感器。

桥式传感器

桥式传感器可通过惠斯通电桥中一个或多个电桥臂阻值的变化，测量压力等各种物理现象。这类传感器是最常见的传感器类型，因为它们提供的解决方案可满足不同的精度、尺寸、坚固性和成本限制。桥式传感器可以测量高压和低压应用的绝对压强、表压或差压。这类传感器使用应变计来检测膜片由于承受所施加的压力而发生的形变。

当压力的变化引起膜片偏转时，应变计的电阻会发生相应变化，这个变化可以使用具有调理功能的DAQ系统进行测量。您可以将箔式应变计直接绑到膜片上或者绑到与膜片直接机械连接的元件上。有时也会使用硅应变计。硅应变计是将电阻贴在硅基衬底上，然后使用传输液将膜片的压力传送到衬底。

由于结构简单、经久耐用且成本较低，这些传感器便成为了高通道系统的理想选择。一般情况下，箔式应变计通常用于高压（高达700M Pa）应用。这类传感器的工作温度比硅应变计更高（分别是200 ℃和100 ℃），但硅应变计具有更高的重载能力。由于硅应变计的灵敏度更高，因此也通常用于低压（约2k Pa）应用。

电容式压力传感器和压电传感器

可变电容压力换能器可测量金属膜片和固定金属板之间的电容变化。如果两块金属板由于施加的压力而导致距离发生变化，则两块金属板之间的电容也会随之发生变化。

压电传感器基于石英晶体的电性能，而不是电阻桥换能器的电性能。这些晶体在受到压力时产生电荷。电极将晶体产生的电荷传输给传感器内置的放大器。这些传感器不需要外部激励源，但非常易于受到冲击和振动的影响。

电容和压电式压力换能器通常较为稳定，线性度较好，但它们对高温非常敏感，其安装也比大部分压力传感器更为复杂。压电式传感器可快速响应压力的变化。因此，这类传感器通常用于快速测量爆炸等事件产生的压力。由于其出色的动态性能，压电式传感器的价格最高，而且其晶核非常灵敏，需要小心保护。

具有调理功能的压力传感器

包含集成电路（比如放大器）的传感器称为放大传感器。这类传感器可能基于桥式、电容式或压电式换能器制造而成。对于桥式放大传感器，传感器本身提供了使用DAQ设备直接测量压力所需的补全电阻和放大组件。虽然仍必须提供激励，但激励的精度并没有那么重要。

具有调理功能的传感器通常更昂贵，因为它们包含用于滤波和信号放大的组件、激励导线和用于测量的常规电路元件。这适用于不具有专用信号调理系统的低通道系统。由于调理功能是内置的，只要以某种方式为传感器供电，就可以直接将传感器连接到DAQ设备。如果使用的是不具有调理功能的桥式压力传感器，则您的硬件需要能够进行信号调理。请查看传感器文档，确定您是否需要额外的放大或滤波组件。