介紹幾種測力傳感器的原理與應用場景：

應變壓力傳感器的原理及應用：壓力傳感器是工業實踐中最常用的傳感器，廣泛應用于各種工業自動控制環境，涉及水利、水電、鐵路交通、智能建筑、自動控制生產、航空航天、軍工、石化、油井、電力、船舶、機床、管道等行業。簡要介紹了一些常用的傳感器原理及其應用。

機械傳感器有很多種，如電阻應變壓力傳感器、半導體應變壓力傳感器、壓阻壓力傳感器、電感壓力傳感器、電容壓力傳感器、諧振壓力傳感器、電容加速度傳感器等。但是壓阻式壓力傳感器應用最廣泛，價格極低，精度高，線性特性好。以下主要介紹這種傳感器。

了解壓阻力傳感器時，首先要了解電阻應變片。電阻應變片是將被測件上的應變轉換成電信號的敏感器件。

根據用途的不同，電阻應變片的電阻值可以由設計師設計，但要注意電阻值的范圍:電阻值太小，驅動電流太大，應變片加熱導致自身過高。在不同環境下使用，應變片的電阻值變化太大，輸出零漂移明顯，整個電路過于復雜。但是電阻過大，阻抗過高，抗外界電磁干擾能力差。一般在幾十歐到幾十千歐之間。

電阻應變片的工作原理:

眾所周知，晶體是異性的，非晶體是同性的。當某些晶體介質沿一定方向機械力變形時，會產生極化效應；當機械力被移除時，會回到無電狀態，即當受到壓力時，某些晶體可能會產生電源效應，這就是所謂的極化效應。根據這一效應，科學家們開發了壓力傳感器。壓電傳感器中使用的主要壓電材料包括應時酒石酸鉀鈉和磷酸二氫胺。其中，應時(二氧化硅)是一種天然晶體，在其中發現了壓電效應。在一定的溫度范圍內，壓電性質一直存在，但當溫度超過這個范圍時，壓電性質完全消失。由于應力的變化，電場變化很小(即壓電系數相對較低)，應時逐漸被其他壓電晶體所取代。酒石酸鉀鈉具有很大的壓電靈敏度和壓電系數，但只能在室溫和濕度較低的環境中使用。磷酸二氫胺是一種能承受高溫高濕度的人工晶體，因此得到了廣泛的應用。

金屬電阻應變片的工作原理是吸附在基體材料上的應變電阻隨機械變形而變化，俗稱電阻應變效應。金屬導體的電阻值如下:

電阻率(ω)金屬導體。cm2/m

導體截面積(cm2)

L-導體長度(m)

以金屬絲應變電阻為例。當金屬絲受到外力影響時，其長度和截面積會發生變化。從上面的公式很容易看出，它的電阻值會發生變化。如果金屬絲受外力影響伸長，其長度會增加，截面積會減少，電阻值會增加。當金屬絲被外力壓縮時，長度減小，截面增加，電阻值減小。只需測量加在電阻上的變化(通常測量電阻兩端的電壓)，就可以得到應變金屬絲的應變。

陶瓷壓力傳感器的原理及應用：耐腐蝕陶瓷壓力傳感器沒有液體傳遞，壓力直接作用于陶瓷膜的前表面，導致膜微小變形。陶瓷膜背面印有厚膜電阻，連接惠斯通電橋(閉橋)。由于壓敏電阻的壓阻效應，橋梁產生與壓力成正比的高線性電壓信號，與激勵電壓成正比。根據壓力范圍的不同，標準信號標定為2.0/3.0/3.3mV/V。

陶瓷被公認為高彈性、耐腐蝕、耐磨、耐沖擊和振動材料。

擴散硅壓力傳感器的原理及應用：工作原理被測介質的壓力直接作用于傳感器的膜片(不銹鋼或陶瓷)，使膜片產生與介質壓力成正比的微位移，改變傳感器的電阻值，用電子線檢測變化，轉換輸出相應壓力的標準測量信號。

藍寶石壓力傳感器的原理及應用：采用應變電阻工作原理，硅藍寶石作為半導體敏感元件，具有無與倫比的計量特性。

藍寶石由單晶絕緣元素組成，無滯后、疲勞和蠕變；藍寶石比硅更堅固，硬度更高，不怕變形；藍寶石具有良好的彈性和絕緣特性(1000OC以內)，因此硅藍寶石制成的半導體敏感元件對溫度變化不敏感，即使在高溫條件下也具有良好的工作特性；藍寶石具有很強的抗輻射特性；此外，硅藍寶石半導體敏感元件無P-N漂移，焊接在鈦合金測量膜上。被測壓力傳遞到接收膜上(接收膜與測量膜用拉桿牢固連接)。鈦合金接收膜在壓力作用下變形。感知硅-藍寶石敏感元件后，橋梁輸出發生變化，變化幅度與被測壓力成正比。

傳感器電路可以保證應變橋電路的供電，將應變橋的不平衡信號轉換成統一的電信號輸出(0-5.4-20mA或0-5V)。在絕壓壓力傳感器和變送器中，藍寶石薄片與陶瓷基玻璃焊料連接，起到彈性元件的作用，將被測壓力轉化為應變片變形，從而達到壓力測量的目的。

壓電壓力傳感器的原理及應用：壓電傳感器中使用的主要壓電材料包括應時酒石酸鉀鈉和磷酸二氫胺。其中，應時(二氧化硅)是一種天然晶體，在其中發現了壓電效應。在一定的溫度范圍內，壓電性質一直存在，但溫度超過這個范圍后，壓電性質完全消失(這個高溫就是所謂的中心點)。酒石酸鉀鈉具有很大的壓電靈敏度和壓電系數，但只能在室溫和濕度較低的環境中使用。磷酸二氫胺能承受高溫和相當高的濕度，因此得到了廣泛的應用。

當前，多晶體也采用了壓電效應，如鈦酸鋇壓電陶瓷、PZT、鈮酸鹽系壓電陶瓷、鈮鎂酸鉛壓電陶瓷等。壓電效應是壓電傳感器的主要工作原理。由于外力作用后的電荷只能在電路具有無限輸入阻抗時保存，壓電傳感器不能用于靜態測量。因此，壓電傳感器只能測量動態應力。

壓力傳感器主要用于測量加速度、壓力和力。壓電加速度傳感器是一種常用的加速度計。它具有結構簡單、體積小、重量輕、使用壽命長的優點。壓電加速度傳感器已廣泛應用于飛機、汽車、船舶、橋梁和建筑物的振動和沖擊測量，尤其是在航空和航天領域。可用于測量大壓力或小壓力。

壓電傳感器也廣泛應用于生物醫學測量中。例如，心室導管微音器是由壓電傳感器制成的。由于動態壓力測量如此普遍，壓電傳感器被廣泛使用。

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