文档介绍：第2章压力检测与仪表
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第一节概述
第二节弹性式压力计
第三节压力(差压)传感器
第四节真空计
第五节压力检测仪表的选用
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膜盒压力表主要用于测量较低压力或负压的气体压力，压力测量范围为-20～40kPa，～。
膜片压力表
膜盒压力表
金属膜片
(三)膜盒压力表
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第三节压力(差压)传感器
压力传感器结构型式多种多样，常见的型式有压电式、压阻式、应变式、电感式、电容式、霍尔式及振弦式等。
电气式压力检测方法一般是用压力敏感元件直接将压力转换成电阻、电荷量等电量的变化。能实现这种压力-电量转换的压敏元件有：压电材料、应变片和压阻元件。
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一、霍尔压力传感器
霍尔压力传感器属于位移式压力(差压)传感器。它是利用霍尔效应，把压力作用所产生的弹性元件的位移转变成电势信号，实现压力信号的远传。
(一)霍尔效应
把半导体单晶薄片(霍尔片)置于磁场B中，当在晶片的y轴方向上通以一定大小的电流I时，在晶片的x轴方向的两个端面上将出现电势，这种现象称霍尔效应，所产生的电势称为霍尔电势UH。
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霍尔效应原理
霍尔电势UH与电流I以及磁场强度B的关系如下：
UH=RHIB
式中，RH为霍尔系数，与霍尔片材料、结构尺寸有关。改变磁场强度B或电流I都可使UH发生变化。
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(二)霍尔式压力传感器
它由压力-位移转换部分、位移-电势转换部分和稳压电源等三部分组成。
霍尔片式压力传感器结构原理图
1－弹簧管； 2－磁钢； 3－霍尔片
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二、电容式压力传感器
电容式压力传感器是通过弹性膜片位移引起电容量的变化从而测出压力(或差压)的。平行极板电容器的电容量C与极板间介质的介电常数ε 、极板面积S以及极板间距d的关系为：
C=εS/d
只要保持上式中任何两个参数为常数，电容就是另一个参数的函数。故电容变换器有变间隙式、变面积式和变介电常数式三种。电容式压力(差压)传感器器常采用变间隙式。
S
d
ε
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电容式压力传感器结构与检测原理图
I0
测量部分包括电容膜盒、高低压室及法兰组件等。
测量原理：将被测压力的变化转换成电容量的变化；再将电容的变化通过电容/电流转换电路，即可得到与压力成正比的4~20mADC输出信号。
填充液(硅油)
固定电极
可动电极
P1
转换放大单元
P2
隔离膜片
Δd=K1ΔP
ΔC=C2-C1=K3ΔP
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三、压电式压力传感器
压电式压力传感器是利用压电材料的压电效应将被测压力转换为电信号。输出的大小与输入压力成正比例关系，按压力指示。
压电材料在沿一定方向受到压力或拉力作用时而发生变形，并在其表面上产生电荷；而且在去掉外力后，它们又重新回到原来的不带电状态，这种现象就称为压电效应。
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压电式压力传感器结构示意图
1－绝缘体；2－压电元件；
3－壳体；4－膜片
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四、应变式压力检测
应变式压力传感器是基于应变效应工作的一种压力敏感元件。
应变效应：当金属导体受力(拉伸或压缩)，导体的几何尺寸及其电阻率都会发生变化，从而引起电阻值的相对变化，且阻值变化与应变成正比。
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应变压力传感器及检测电路
应变式压力传感器就是由弹性元件、应变片以及相应测量电路【通常采用桥式电路】组成，应变片粘贴在弹性元件上，弹性元件可以是金属膜片、膜盒、弹簧管及其它弹性体；电路输出电压的大小，就反应了被测压力的变化。
圆筒形应变压力传感器及应变检测桥路
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五、压阻式压力检测
压阻元件是基于压阻效应工作的一种压力敏感元件。它实际上就是在半导体材料的基片上利用集成电路工艺制成的扩散电阻。
由于单晶硅平膜片在微小变形时有良好的弹性特性，因此常作为弹性元件使用。
它具有精度高、工作可靠、动态响应好、迟滞小、尺寸小、重量轻、结构简单等特点，可在恶劣的环境条件下工作，便于实现显示数字化。
当单晶半导体受到应力作用，其载流子的迁移率发生变