陶瓷压力传感器的原理及用途

压力传感器是能感受压力信号，并能按照一定的规律将压力信号转换成可用的输出的电信号的器件或装置。

压力传感器通常由压力敏感元件和信号处理单元组成。按不同的测试压力类型，压力传感器可分为表压传感器、差压传感器和绝压传感器。

不同的压力传感器，工作原理不同：

1、压阻式压力传感器

电阻应变片是压阻式应变传感器的主要组成部分之一。金属电阻应变片的工作原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化的现象，俗称为电阻应变效应。

2、陶瓷压力传感器

陶瓷压力传感器基于压阻效应，压力直接作用在陶瓷膜片的前表面，使膜片产生微小的形变，厚膜电阻印刷在陶瓷膜片的背面，连接成一个惠斯通电桥，由于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、与激励电压也成正比的电压信号，标准的信号根据压力量程的不同标定为2.0/3.0/3.3mV/V等，可以和应变式传感器相兼容。

3、扩散硅压力传感器：

扩散硅压力传感器工作原理也是基于压阻效应，利用压阻效应原理，被测介质的压力直接作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，使传感器的电阻值发生变化，利用电子线路检测这一变化，并转换输出一个对应于这一压力的标准测量信号。

4、蓝宝石压力传感器：

利用应变电阻式工作原理，采用硅-蓝宝石作为半导体敏感元件，具有无与伦比的计量特性。因此，利用硅-蓝宝石制造的半导体敏感元件，对温度变化不敏感，即使在高温条件下，也有着很好的工作特性蓝宝石的抗辐射特性强另外，硅-蓝宝石半导体敏感元件，无p-n漂移。

5、压电式压力传感器：

压电效应是压电传感器的主要工作原理，压电传感器不能用于静态测量，因为经过外力作用后的电荷，只有在回路具有无限大的输入阻抗时才得到保存。实际的情况不是这样的，所以这决定了压电传感器只能够测量动态的应力。

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空气流量传感器安装在空气滤清器和进气软管之间，用来监测发动机吸入的空气量，换成电信号提供给ECU作为喷油时间的基准信号；

2、ABS传感器

ABS传感器一般位于轮胎靠近轴承的位置，在轮毂轴承外面，刹车盘内圈，用来监控车速，在急刹时，将车轮的转速反馈给刹车系统，由刹车系统来控制车轮有克制的转动，以达最佳刹车效果；

3、节气门位置传感器

节气门位置传感器安装在节气门上，用来检测节气门的开度。

4、进气压力传感器

进气压力传感器一般安装在进气岐管上，根据发动机的负荷状态测出进气歧管内的绝对压力，并转换成电信号和转速信号一起送入计算机，作为决定喷油器基本喷油量的依据；

5、曲轴位置传感器

曲轴位置传感器一般安装于曲轴皮带轮或链轮侧面，有的安装于凸轮轴前端，也有的安装于分电器，用于检测上止点信号、曲轴转角信号和发动机转速信号，提供给ECU作为确定点火正时、喷油正时及工作顺序的基准信号；

6、凸轮轴位置传感器

凸轮轴位置传感器安装在靠近凸轮轴的地方，有分电器的则装在分电器上，它提供曲轴转角基准位置信号，作为喷油正时控制和点火正时控制的主控制信号；

7、爆震传感器

爆震传感器安装在缸体上，检测发动机的爆燃状况，提供给ECU根据信号调整点火提前角；

8、氧传感器

氧传感器一般安装在排气支管上，用来检测发动机排气中的氧含量，确定汽油与空气是否完全燃烧，对喷油量进行闭环控制；

电子式机油压力传感器由厚膜压力传感器芯片、信号处理电路、外壳、固定线路板装置以及2根引线等组成。信号处理电路由电源电路、传感器补偿电路、调零电路、电压放大电路、电流放大电路、滤波电路以及报警电路等组成。

图1是传感器的结构图，图2是其原理框图。厚膜压力传感器是20世纪80年代出现的新型应变式压力传感器, 利用印刷烧结在陶瓷弹性体上的厚膜电阻的压阻效应研制而成。在陶瓷弹性膜片上直接印刷、烧结4个厚膜电阻，并通过导带连接成惠斯顿电桥。

当所测量的液位压力作用在陶瓷弹性体上时, 弹性膜片产生挠曲变形，与此同时，印烧在弹性膜片上的厚膜电阻也产生同样大小小；另2个受拉应变，阻值增大。这样，所测的压力值即被转换成桥路输出信号，而且信号大小和压力成正比。

· 陶瓷压力传感器 ·

这种传感器是具有抗腐蚀性的，它没有经过液体的传递，所受到的压力是直接地作用在传感器陶瓷膜片的前表面上的，这时候，陶瓷膜片就会形成很微小的形变，而厚膜电阻则是印刷在膜片的背面上的，这样就可以连接成为一个惠斯通电桥。根据压敏电阻的压阻效应，可以让电桥形成一个具有高度线性的电压信号，它跟激隔爆温度变送器励电压成正比关系、跟压力也成正比关系。而标准的信号是以压力量程的不同为依据标定的，它能够跟应变式传感器互相兼容。根据激光标定，传感器的时间稳定性和温度稳定性都很高，它的自带温度补偿范围是0到70℃，它还能够跟很多的介质直接接触。

· 蓝宝石压力传感器·

它是根据应变电阻式的原理而工作的，它的计量特性是很好的，因为利用了硅- 蓝宝石这个搭配作为半导体敏感元件。蓝宝石的绝缘特性和弹性都很好而且蓝宝石的硬度很高，比硅还要坚固，因此用户不需要害怕它发生形变蓝宝石系的组成是单晶体绝缘体元素，因此它不会发生蠕动、疲劳以及滞后的现象。所以，利用硅- 蓝宝石这个搭配作为半导体敏感元件的话，温度对它测量的影响就变得很小了，就算是在很高温的环境中，它的工作特性还是可以保持得很好的，而且，蓝宝石还具有很强的抗辐射作用。利用了这个敏感元件，可以大大地确保了产品的成品率、提高了测量的重复性以及简化了制造的工艺。利用了硅- 蓝宝石作为半导体敏感元件的变送器以及压力传感器，无论在多恶劣的环境中都是可以正常地工作的，它的性价比高、温度的误差很小、精度很好以及可靠性高。

·应变片压力传感器·

这种传感器的种类有很多，电容式、谐振式、电感式、电阻应变片以及压阻式等等，但是以压阻式使用最为广泛的，它具有比较好的线性、比较高的精度以及比较低的价格。

·扩散硅压力传感器·

当待测介质的压力作用在传感器膜片上的时候，膜片就会形成一定的微位移，它跟介质压力是成正比的关系的，这个时候，就会导致传感器的电阻值发生一定的改变，使用电子线路对这个变化进行检测，接着就可以转换输出一个标准的测量信号，它是与这个压力相对应的。

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由于机油压力过低，发动机的保护功能起作用，迫使发动机的功率和转速下降，并可能使发动机熄火进行保护。机油压力传感器安装在缸体。

机油压力信号显示表明发动机的机油压力低于规定值，ECM认为是故障，并以故障码415的形式存储该故障。这时由于机油压力过低，发动机的保护功能起作用，迫使发动机的功率和转速下降，并可能使发动机熄火进行保护。机油压力传感器安装在缸体上，机油压力传感器电路。

在陶瓷弹性膜片上直接印刷、烧结4个厚膜电阻，并通过导带连接成惠斯顿电桥。当所测量的液位压力作用在陶瓷弹性体上时, 弹性膜片产生挠曲变形。

与此同时，印烧在弹性膜片上的厚膜电阻也产生同样大小的应变，其中2个厚膜电阻受压应变，阻值减小；另2个受拉应变，阻值增大。这样，所测的压力值即被转换成桥路输出信号，而且信号大小和压力成正比。