力学传感器的种类繁多，如电阻应变片压力传感器、半导体应变片压力传感器、压阻式压力传感器、电感式压力传感器、电容式压力传感器、谐明示压力传感器及电容式加快度传感器等。但应用最为广泛的是压阻式压力传感器，它具有极低的价格和较高的精度以及较好的线性特点。



在懂灯揭捉阻式压力传感器时，我们起首熟悉一下电阻应变片这种元件。电阻应变片是一种将被测件上的应变变更转换成为一种电旌旗灯号的敏感器件。它是压阻式应变传感器的重要构成部分之一。电阻应变片应用最多的是金属电阻应变片和半导体应变片两种。金属电阻应变片又有丝状竽暌功变片和金属箔状竽暌功变片两种。平日是将应变片经由过程特别的┞烦和剂慎密粘合在产生力学应变基体上，当基体受力产生应力变更时，电阻应变片也一路产生形变，使应变片的阻值产生改变，大年夜而使加在电阻上的电压产生变更。这种应变片在受力时产生的阻值变更平日较小，这种应变片构成应变电桥，并经由过程后续的仪表放大年夜器进行放大年夜，再传输给处理电路（平日是A/D转换和CPU）显示或履行机构。

金属电阻应变片的内部构造

它由基体材料、金属应变丝或应变箔、绝缘保护片和引出线等部分构成。根据不合的用处，电阻应变片的阻值可以由设计者设计，但电阻的取值范围应留意：阻值太小，所需的驱动电流太大年夜，同时应变片的发烧致使本身的温度过高，不合的情况中应用，使应变片的阻值变更太大年夜，输出零点漂移明显，调零电路过于复杂。而电阻太大年夜，阻抗太高，抗外界的电磁干扰才能较差，一般均为几十欧至几十千欧阁下。
电阻应变片的工作道理

金属电阻应变片的工作道理是吸附在基体材料上应变电阻随机械形变而产生阻值变更的现象，俗称为电阻应变效应。
压电式压力传感器

我们以金属丝应变电阻为例，当金属丝受外力感化时，其长度和截面积都邑产生变更，其电阻值即会产生改变。假如金属丝受外力感化而伸长时，其长度增长，而截面积削减，电阻值便会增大年夜。当金属丝受外力感化而紧缩时，长度减小而截面增长，电阻值袈潋会减小。只要测出加在电阻的变更（平日是测量电阻两端的电压），即可获得应变金属丝的应变情况。

陶瓷压力传感器

抗腐化的陶瓷压力传感器没有液体的传递，压力直郊咀用在陶瓷膜片的前外面，使膜片产生渺小的形变，厚膜电阻印刷在陶瓷膜片的后头，连接成一个惠斯通电桥（闭桥），因为压敏电阻的压阻效应，使电桥产生一个与压力成正比的高度线性、与鼓励电压也成正比的电压旌旗灯号，标准的旌旗灯号沃森仪表根据压力量程的不合标定为2.0 / 3.0 / 3.3 mV/V等，可以和应变式传感器相兼容。经由过程激光标定，传感器具有很高的温度稳定性和时光稳定性，传感器自带温度补偿0～70℃，并可以和绝大年夜多半介殖居接触。

陶瓷是一种公认的高弹性、抗腐化、抗磨损、抗冲击和振动的材料。陶瓷的热稳定特点及它的厚膜电阻可以使它的工作温度范围高达-40～135℃，并且具有测量的高精度、高稳定性。电断气缘程度大年夜于2kV，输出旌旗灯号强，经久稳定性好。高特点、低价格的陶瓷传感器将是压力传感器的成长偏向，在欧美国度有替代诸多类型传感器的趋势，在中国越来越多的用户应用陶瓷传感器替代扩散硅压力传感器。

扩散硅压力传感器

被陈腐质的压力直郊咀用于传感器的膜片上（不锈钢或陶瓷），使膜片产生与介质压力成正比的微位移，使传感器的电阻值产生变更，用电子线路检测这一变更，并转换输出一个对应于这一压力的标准测量旌旗灯号。

蓝宝石压力传感器

应用应变电阻式工作道理，采取硅-蓝宝石作为半导体敏感元件，具有无与伦比的计量特点。
蓝宝石系由单晶体绝缘体元素构成，不会产生滞后、疲惫和蠕变现象；蓝宝石比硅更稳定，硬度更高，不怕形变；蓝宝石有着异常好的弹性和绝缘特点，是以，应用硅-蓝宝石制造的半导体敏感元件，对温度变更不敏感，即使在高温前提下，也有着很好的工作特点；蓝宝石的抗辐射特点极强；别的，硅-蓝宝石半导体敏感元件，无p-n漂移，是以，大年夜根本上简化了制造工艺，进步了反复性，确保了高成品率。

传感器的电路可以或许包管应变电桥电路的供电，并将应变电桥的掉衡旌旗灯号转换为同一的电旌旗灯号输出（4~20mA或0~5V）。在绝压压力传感器和变送器中，蓝宝石薄片与陶瓷基极玻璃焊料连接在一路，起到了弹性元件的感化，将被测压力转换为应变片形变，大年夜而达到压力测量的目标。
用硅-蓝宝石半导体敏感元件制造的压力传感器和变送器，可在最恶劣的工作前提下正常工作，并且靠得住性高、精度好、温度误差极小、性价比高。

表压压力传感器和变送器由双膜片构成：钛合金测量膜片和钛合金接收膜片。印刷有异质海外性应变灵敏电桥电路的蓝宝石薄片，被焊接在钛合金测量膜片上。被测压力传送到接收膜片上（接收膜片与测量膜片之间用拉杆稳定地连接在一路）。在压力的感化下，钛合金接收膜片产生形变，该形变被硅-蓝宝石敏感元件感知后，其电桥输出会产生变更，变更的幅度与被测压力成正比。



压电传感器中重要应用的压电材料包含道士英、酒石酸钾钠和磷酸二氢胺。个中石英（二氧化硅）是一种天然晶体，压电效应就是在这种晶体中发明的，在必定的温度范围之内，压电性质一向存在，但温度跨越这个范围之后，压电性质完全消掉（这个高温就是所谓的“居里点”）。因为它跟着应力的变更电场变更渺小（也就说压电系数比较低），所以石英逐渐被其他的压电晶体所替代。而酒石酸钾钠具有很大年夜的压电灵敏度和压电系数，然则它只能在室平和湿度比较低的情况下才能够应用。磷酸二氢胺属于人造晶体，可以或许遭受高平和相当高的湿度，所以已经获得了广泛的应用。

如今压电效应也应用在多晶体上， 比如如今的压电陶瓷， 包含钛酸钡压电陶瓷、P Z T 、铌酸盐系压电陶瓷、铌镁酸铅压电陶瓷等等。
压电效应是压电传感器的重要工作道理，压电传感器不克不及用于静态测量，因为经由外力感化后的电荷，只有在回路具有无穷大年夜的输入阻抗时才获得保存。实际的情况不是如许的，所以这决定了压电传感器只可以或许测量动态的应力。
压电传感器重要应用在加快度、压力和力等的测量中。压电式加快度传感器是一种常用的加快度计。它具有构造简单、体积小、重量轻、应用寿命长等优良的特点。压电式加快度传感器在飞机、汽车、船舶、桥梁和建筑的┞否动和冲击测量中已经获得了广泛的应用，特别是航空和宇航范畴中更有它的特别地位。压电式传感器也可以用来测量发念头内部燃烧压力的测量与真空度的测量。也可以用于军事工业，例如用它来测量枪炮枪弹在膛中击发的一刹时的膛压的变更和炮口的冲击波压力。它既可以用来测量大年夜的压力，也可以用来测量渺小的压力。

压电式传感器也广泛应用在生物医学测量中，比如说心室导管式微音器就是由压电传感器制成的，因为测量动态压力是如斯广泛，所以压电传感器的应用异常广泛。