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壓電式壓力傳感器

壓電式壓力傳感器原理基于壓電效應(yīng)。壓電效應(yīng)是某些電介質(zhì)在沿一定方向上受到外力的作用而變形時(shí)，其內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生極化現(xiàn)象，同時(shí)在它的兩個(gè)相對(duì)表面上出現(xiàn)正負(fù)相反的電荷。當(dāng)外力去掉后，它又會(huì)恢復(fù)到不帶電的狀態(tài)，這種現(xiàn)象稱(chēng)為正壓電效應(yīng)。當(dāng)作用力的方向改變時(shí)，電荷的極性也隨之改變。相反，當(dāng)在電介質(zhì)的極化方向上施加電場(chǎng)，這些電介質(zhì)也會(huì)發(fā)生變形，電場(chǎng)去掉后，電介質(zhì)的變形隨之消失，這種現(xiàn)象稱(chēng)為逆壓電效應(yīng)。為此,基于高斯混合實(shí)現(xiàn)的PM-PHD濾波,本文提出一種高斯分量權(quán)重的重分配方法。

壓電式壓力傳感器的種類(lèi)和型號(hào)繁多，按彈元件和受力機(jī)構(gòu)的形式可分為膜片式和活塞式兩類(lèi)。膜片式主要由本體、膜片和壓電元件組成。壓電元件支撐于本體上，由膜片將被測(cè)壓力傳遞給壓電元件，再由壓電元件輸出與被測(cè)壓力成一定關(guān)系的電信號(hào)。這種傳感器的特點(diǎn)是體積小、動(dòng)態(tài)特性好、耐高溫等?，F(xiàn)代測(cè)量技術(shù)對(duì)傳感器的性能出越來(lái)越高的要求。用有限元分析軟件FEMM對(duì)磁路進(jìn)行模擬,從原理上論證了方案的可行性。

例如用壓力傳感器測(cè)量繪制內(nèi)燃機(jī)示功圖，在測(cè)量中不允許用水冷卻，并要求傳感器能耐高溫和體積小。壓電材料適合于研制這種壓力傳感器。石英是一種非常好的壓電材料，壓電效應(yīng)就是在它上面發(fā)現(xiàn)。比較有效的辦法是選擇適合高溫條件的石英晶體切割方法,例如XYδ（ 20°～ 30°）割型的石英晶體可耐350℃的高溫。而LiNbO3單晶的居里點(diǎn)高達(dá)1210℃，是制造高溫傳感器的理想壓電材料。數(shù)字接口器件常使用兩線接口(I2C或PMBus)，并具有內(nèi)置的ADC。

藍(lán)寶石壓力傳感器

采用硅-藍(lán)寶石作為半導(dǎo)體敏感元件，具有的計(jì)量特性。

表壓壓力傳感器和變送器由雙膜片構(gòu)成：鈦合金測(cè)量膜片和鈦合金接收膜片。印刷有異質(zhì)外延性應(yīng)變靈敏電橋電路的藍(lán)寶石薄片，被焊接在鈦合金測(cè)量膜片上。被測(cè)壓力傳送到接收膜片上（接收膜片與測(cè)量膜片之間用拉桿堅(jiān)固的連接在一起）。在壓力的作用下，鈦合金接收膜片產(chǎn)生形變，該形變被硅-藍(lán)寶石敏感元件感知后，其電橋輸出會(huì)發(fā)生變化，變化的幅度與被測(cè)壓力成正比。Maxim廣泛的硅溫度傳感器IC支持醫(yī)學(xué)、工業(yè)、數(shù)據(jù)中心及移動(dòng)等各種應(yīng)用。

傳感器的電路能夠保證應(yīng)變電橋電路的供電，并將應(yīng)變電橋的失衡信號(hào)轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一的電信號(hào)輸出（0-5，4-20mA或0-5V）。在絕壓壓力傳感器和變送器中，藍(lán)寶石薄片，與陶瓷基極玻璃焊料連接在一起，起到了彈性元件的作用，將被測(cè)壓力轉(zhuǎn)換為應(yīng)變片形變，從而達(dá)到壓力測(cè)量的目的。結(jié)果表明所設(shè)計(jì)的傳感器在非敏感方向上梁的剛度較大，軸向交叉效應(yīng)得到了有效抑制。

藍(lán)寶石系由單晶體絕緣體元素組成，不會(huì)發(fā)生滯后、疲勞和蠕變現(xiàn)象；藍(lán)寶石比硅要堅(jiān)固，硬度更高，不怕形變；藍(lán)寶石有著非常好的彈性和絕緣特性（ 1000 OC 以?xún)?nèi)），因此，利用硅 - 藍(lán)寶石制造的半導(dǎo)體敏感元件，對(duì)溫度變化不敏感，即使在高溫條件下，也有著很好的工作特性；藍(lán)寶石的抗輻射特性極強(qiáng)；隨著IC產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,其對(duì)測(cè)試儀器的要求越來(lái)越高,即要保證芯片的參數(shù)準(zhǔn)確,又需要很,測(cè)試儀變得智能化。另外，硅 - 藍(lán)寶石半導(dǎo)體敏感元件，無(wú) p-n 漂移，因此，從根本上簡(jiǎn)化了制造工藝，提高了重復(fù)性，確保了高成品率。  

用硅 - 藍(lán)寶石半導(dǎo)體敏感元件制造的壓力傳感器和變送器，可在惡劣的工作條件下正常工作，并且可靠性、精度好、溫度誤差、性?xún)r(jià)比高。

傳感器的作用（二）

4、壓力傳感器

作用：壓力傳感器主要以力學(xué)信號(hào)為媒介，把流量等參數(shù)與電信號(hào)聯(lián)系起來(lái)，可測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣壓力、氣缸壓力、大氣壓、油壓等，常用壓力傳感器可分為電容式、半導(dǎo)體壓阻式、差動(dòng)變壓器式和表面彈性波式。

電容式多檢測(cè)負(fù)壓、液壓、氣壓，可測(cè) 20～100kPa 的壓力，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快速敏捷，能抵御惡劣工作條件；壓阻式需要另設(shè)溫度補(bǔ)償電路，它常用于工業(yè)生產(chǎn)；相對(duì)于差動(dòng)變壓器式不穩(wěn)定的數(shù)字輸出，表面彈性波式表現(xiàn)異，它小巧節(jié)能、靈敏可靠，受溫度影響小。

5、氣體濃度傳感器

作用：被用來(lái)檢測(cè)各種氣體濃度。比如氧傳感器，多在發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管中，用來(lái)評(píng)價(jià)空燃比。目前應(yīng)用的有氧化鋯式和氧化鈦式。氧化鋯式更受歡迎，它能在一定溫度下將元件極板內(nèi)兩側(cè)氧濃度差化為濃差電動(dòng)勢(shì)，成本低廉，而且測(cè)試結(jié)果受環(huán)境影響很小。

6、溫度傳感器

作用：溫度傳感器主要用于檢測(cè)動(dòng)力系統(tǒng)和車(chē)內(nèi)的溫度，它使用了不同種類(lèi)的電阻器：線繞式、熱敏式、熱偶式。線繞電阻式和熱偶電阻式精度比較高，但線繞電阻式響應(yīng)不及時(shí)，熱偶電阻式不能單獨(dú)使用必須搭配放大器和冷端處理，而熱敏電阻式雖靈敏但線性差，使用溫度有限，因此三種傳感器各有優(yōu)劣。本文章簡(jiǎn)要概述了模擬集成電路的重要性及發(fā)展國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀,在此基礎(chǔ)上引出了數(shù)?；旌霞傻幕魻杺鞲衅餍酒?對(duì)霍爾傳感器原理、應(yīng)用和未來(lái)發(fā)展?fàn)顩r作了詳細(xì)的描述。

7、爆燃傳感器

作用：它被安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體上，可檢測(cè)氣缸壓力、振動(dòng)和燃燒噪聲，判斷發(fā)動(dòng)機(jī)的爆燃程度，再通過(guò)調(diào)整點(diǎn)火來(lái)排除隱患。爆燃傳感器常用磁致伸縮式。