气压传感器

气体压力传感器

气压传感器可用于测量飞机、火箭或气球的高度。它们经常用于汽车设计，从优化发动机功能和控制排放到监测轮胎和安全气囊的压力，甚至控制动态座椅中的充气气垫。

在工业环境中，它们可用于测量气体流动的速度（有时称为“冲击压力”）、确认是否存在吸力、管理源压力或测试泄漏。

气体压力传感器设计（或可配置）以不同方式测量气体压力。

表压是相对于周围大气压力测量的。海平面的大气压约为 100kPa (14.7 PSI)。内置在轮胎气泵中的传感器以这种方式测量压力，显示轮胎内部相对于当地大气压的气压。读数为零表示内外压力相等。
A 密封气压传感器 类似于表气压传感器，但已预先校准以测量与海平面大气压相关的气压。因此，如果将设备带到不同的高度或位置，其读数不会改变。
真空压力 是测量给定位置的气体压力与大气压力之间的负差。
绝对气压 从零或完美真空 (0 PSI) 开始测量。同样，与表压不同，这不受设备周围条件的影响，这些条件会随着海拔高度和其他因素的变化而变化。
差压是两个气体压力之间的差 - 例如，连接到传感器的两个气体软管中的压力。与表压一样，传感器可能能够测量任一方向的气压变化（即正差或负差）。

除了不同类型的测量之外，一些气压传感器还设计用于测量动态环境中的快速压力变化，例如发动机气缸或燃气轮机中的燃烧压力。

气体压力传感器是传感器：它们产生与其测量的压力成比例的电信号。这允许通过连接到传感器的微处理器、可编程控制器、计算机和其他电子设备来监测压力。

一些气压传感器是模拟的，以电流的形式提供压力反馈。还有提供气压数字值的数字传感器，以及提供其他类型反馈（例如视觉、视觉或听觉信号）的传感器。模拟气压传感器中最常用的技术是压阻式应变计，它利用了压阻原理。

半导体畸变仪的横截面，
在许多气压传感器中使用

该传感器基于由单晶硅、多晶硅薄膜、粘合金属箔、厚膜或溅射薄膜制成的隔膜。隔膜充当半导体变形计：当气体压在其上时，它会弯曲变形，从而扭曲材料的晶体结构。这反过来又改变了隔膜的电阻，使传感器能够以电流变化的形式反映压力变化（见下图）。

其他不太常用的气压传感器技术包括电容（类似于压阻，但材料的电容会发生变化）、电磁、压电（仅用于压力变化）、光学和电位测量。

一些电子传感器使用其他属性，例如密度、电离或热导率，来推断气体的压力，而不是直接测量它。

共振传感器使用共振频率的变化（气体最容易振动的频率）来测量由压力引起的气体密度变化。传感元件可以由振弦、振动筒、石英或硅制成。

电离传感器通过监测带电气体粒子（离子）的流动来测量气体压力，因为它会随着密度变化而变化。电离传感器的示例包括热阴极和冷阴极真空计。

热传感器使用气体热导率的变化（它传导热量的难易程度）来测量压力。一个例子是皮拉尼真空计，它的特点是一根加热的金属灯丝悬挂在一个管子中，并测量从灯丝到周围气体的热量损失。

在数字气压传感器中，硅芯片将通过半导体应变计的电流转换为数值读数，然后数据通过过程连接器传出单元。然后这可以由计算机或其他电子监控设备监控和/或存储。

近年来，已经引入了无线压力传感器。这些先进的传感器可以远程控制，这使得它们可以用于无法进行有线连接的应用。它们通常由电池供电，使其完全独立且自给自足，直到需要更换电池为止。它们通常提供比标准传感器更多的定制和控制选项，并且有些允许在设备运行时更改诸如上限和下限之类的设置。

一些无线传感器可以连接到智能手机等移动设备，这些设备可以监控、收集和存储来自传感器的数据，执行以前需要计算机的功能。

有多种气压传感器可供选择。它们在应用适用性、成本、使用的技术、物理尺寸、配件、过程连接器和使用的制造材料方面各不相同。

气压传感器通常具有以千帕 (kPa)、大气压 (atm) 或毫米汞柱 (Hg) 为单位定义的工作范围。他们还将有一个准确度评级。例如，传感器的工作范围可能为 0–210kPa，精度为 ±4kPa。

它们可能带有规定的响应时间，这反映了它们提供压力读数所需的时间——例如 10 毫秒。

而且它们通常具有工作温度范围，因为压力表的灵敏度会受到温度的影响。