IFM易福門齊平式壓力傳感器PI1717工作原理

壓力傳感器的工作原理基于物理效應將壓力信號轉換為可測量的電信號，核心原理包括壓阻效應、壓電效應、電容變化和應變效應等。

核心工作原理分類

壓阻效應（電阻式）

原理：當材料（如硅、金屬應變片）受力變形時，內部電阻率發生變化，導致電阻值改變。

典型結構：惠斯通電橋電路（4個電阻組成），壓力作用使其中兩個電阻增大、兩個減小，產生與壓力成正比的電壓差。

應用場景：工業自動化、汽車電子（如胎壓監測）。

壓電效應（壓電式）

原理：壓電材料（如石英晶體、陶瓷）在壓力作用下產生電荷，電荷量與壓力成正比。

特性：僅適用于動態壓力測量（如振動、沖擊），靜態壓力下電荷會迅速衰減。

應用場景：超聲波傳感器、加速度計。

電容變化（電容式）

原理：壓力改變電容極板間距或介電常數，導致電容值變化。

典型結構：兩個金屬極板夾持彈性介質，壓力使極板間距縮小，電容增大。

優勢：靈敏度高、穩定性好，但易受環境濕度影響。

應用場景：觸摸屏、液位測量。

應變效應（應變片式）

原理：金屬或半導體應變片受力變形時，電阻值變化。

典型結構：應變片粘貼在彈性元件表面，壓力通過彈性元件傳遞至應變片。

應用場景：結構健康監測、橋梁應力分析。

信號轉換流程

壓力感知

壓力通過機械結構（如膜片、波紋管）傳遞至敏感元件（如壓阻材料、壓電晶體）。

物理量轉換

敏感元件將壓力轉換為電阻、電荷、電容等物理量變化。

示例：壓阻式傳感器中，壓力使硅膜片變形，導致擴散電阻阻值變化。

電信號生成

物理量變化通過電路轉換為電信號（電壓、電流）。

示例：壓電式傳感器中，電荷經電荷放大器轉換為電壓信號。

信號處理與輸出

電信號經放大、濾波、線性化等處理后，輸出為標準信號（如4~20mA、0~5V）或數字信號（如I2C、SPI）。

示例：工業傳感器通常輸出4~20mA電流信號，便于長距離傳輸。

應用領域

汽車胎壓監測系統（TPMS）

采用壓阻式傳感器，通過無線模塊將胎壓數據傳輸至車載顯示屏。

工業壓力變送器

基于壓阻效應，輸出4~20mA信號，用于管道壓力監測。

醫療血壓計

采用壓電式傳感器，通過充氣袖帶壓迫動脈，檢測壓力波動。

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