【化工機(jī)械設(shè)備網(wǎng) 熱點(diǎn)關(guān)注】從世界范圍看，隨著市場變化，壓力傳感器的應(yīng)用在不斷發(fā)生演變，未來，壓力傳感器的發(fā)展動向主要有以下幾個(gè)方向。
1、光纖壓力傳感器。
光纖壓力傳感器是一類研究成果較多的傳感器，但投入實(shí)際領(lǐng)域的并不是太多。
它的工作原理是利用敏感元件受壓力作用時(shí)的形變與反射光強(qiáng)度相關(guān)的特性，由硅框和金鉻薄膜組成的膜片結(jié)構(gòu)中間夾了一個(gè)硅光纖擋板，在有壓力的情況下，光線通過擋板的過程中會發(fā)生強(qiáng)度的改變，通過檢測這個(gè)微小的改變量，我們就能測得壓力的大小。這個(gè)工作原理類似于光纖位移傳感器。光源發(fā)出的光出發(fā)剔光纖傳輸并投射到膜片的內(nèi)表面上，然后反射，再由接收光纖接收并傳回光敏元件，使股的位置發(fā)生變化，從而輸出的信號隨之發(fā)生變化。
目前光纖壓力傳感器已被應(yīng)用與臨床醫(yī)學(xué)，用來測擴(kuò)張冠狀動脈導(dǎo)管氣球內(nèi)的壓力?？深A(yù)見這種壓力傳感器在顯微外科方面一定會有良好的發(fā)展前景。同時(shí)，在加工與健康保健方面，光纖傳感器也在快速發(fā)展。
2、電容式真空壓力傳感器。
電容式壓力傳感器，是一種利用電容敏感元件將被測壓力轉(zhuǎn)換成與之成一定關(guān)系的電量輸出的壓力傳感器。它一般采用圓形金屬薄膜或鍍金屬薄膜作為電容器的一個(gè)電極，當(dāng)薄膜感受壓力而變形時(shí)，薄膜與固定電極之間形成的電容量發(fā)生變化，通過測量電路即可輸出與電壓成一定關(guān)系的電信號。特點(diǎn)是，輸入能量低，高動態(tài)響應(yīng)，自然效應(yīng)小，環(huán)境適應(yīng)性好。
而電容式真空壓力傳感器性能比普通的電容式壓力傳感器要優(yōu)越。
比如，EH公司的電容式壓力傳感器是由一塊基片和厚度為0.8～2.8mm的氧化鋁(Al2O3)構(gòu)成，其間用一個(gè)自熔焊接圓環(huán)釬焊在一起。該環(huán)具有隔離作用，不需要溫度補(bǔ)償，可以保持*測量的可靠性和持久的精度。測量方法采用電容原理，基片上一電容CP位于位移大的膜片的*，而另一參考電容CR位于膜片的邊緣，由于邊緣很難產(chǎn)生位移，電容值不發(fā)生變化，CP的變化則與施加的壓力變化有關(guān)，膜片的位移和壓力之間的關(guān)系是線性的。
重要的一點(diǎn)是，當(dāng)電容式真空壓力傳感器遇到過載時(shí)，膜片貼在基片上不會被破壞，無負(fù)載時(shí)會立刻返回原位無任何滯后，過載量可以達(dá)到100%，即使是破壞也不會泄漏任何污染介質(zhì)。
因此電容式真空壓力傳感器具有廣泛的應(yīng)用前景。
3、耐高溫壓力傳感器
新型半導(dǎo)體材料碳化硅(SiC)的出現(xiàn)使得單晶體的高溫傳感器的制作成為可能。Rober.S.Okojie報(bào)導(dǎo)了一種運(yùn)行試驗(yàn)達(dá)500℃的α(6H)SiC壓力傳感器。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在輸入電壓為5V，被測壓力為6.9MPa的條件下，23500℃時(shí)的滿量程輸出為44.66～20.03mV，滿量程線度為20.17%，遲滯為0.17%。在500℃條件下運(yùn)行10h，性能基本不變，在100℃和500℃兩點(diǎn)的應(yīng)變溫度系數(shù)(TCGF)，分別為20.19%/℃和-0.11%/℃。
這種傳感器的主要優(yōu)點(diǎn)是PN結(jié)泄漏電流很小，沒有熱匹配問題以及升溫不產(chǎn)生塑性變行，可以批量加工。Ziermann，Rene報(bào)道了使用單晶體n型β-SiC材料制成的壓力傳感器，這種壓力傳感器工作溫度可達(dá)573K，耐輻射。在室溫下，此壓力傳感器的靈敏度為20.2muV/VKPa。
耐高溫壓力傳感器可在高溫環(huán)境下對各種氣體、液體的壓力進(jìn)行測量。主要用于測量鍋爐、管道、高溫反應(yīng)容器內(nèi)的壓力、井下壓力和各種發(fā)動機(jī)腔體內(nèi)的壓力、高溫油品液位與檢測、油井測壓等領(lǐng)域。
4、MEMS壓力傳感器。
在微機(jī)械加工技術(shù)逐漸完善的今天，硅微機(jī)械傳感器在汽車工業(yè)中的應(yīng)用越來越多。而隨著微機(jī)械傳感器的體積越來越小，線度可以達(dá)到1～2mm，可以放置在人體的重要器官中進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集。據(jù)報(bào)道，用于測量眼球的眼壓計(jì)，其膜片直徑為1mm。在內(nèi)眼壓為60mmHg時(shí)，靜態(tài)輸出為40mV，靈敏度系數(shù)比較高。
基于MEMS技術(shù)生產(chǎn)出來的MEMS壓力傳感器，有著智能化、微型化、集成化、成本低、效能高、可大批量生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)已逐步取代傳統(tǒng)機(jī)械傳感器的主導(dǎo)地位，被廣泛應(yīng)用于消費(fèi)電子、汽車制造、物聯(lián)網(wǎng)、航空航天、醫(yī)藥化工等領(lǐng)域。
5、具有自測試功能的壓力傳感器。
為了降低調(diào)試與運(yùn)行成本，具有自測試功能的壓阻、電容雙元件傳感器被研究出來。它的自測試功能是根據(jù)熱驅(qū)動原理進(jìn)行的，尺寸很小，適用于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。
6、多維力傳感器。
六維力傳感器的研究和應(yīng)用是多維力傳感器研究的熱點(diǎn)，現(xiàn)在上只有美、日等少數(shù)國家可以生產(chǎn)。
在我國北京理工大學(xué)在跟蹤國外發(fā)展的基礎(chǔ)上，又開創(chuàng)性的研制出組合有壓電層的柔軟光學(xué)陣列觸覺，陣列密度為2438tactels/cm2，力靈敏1g，結(jié)構(gòu)柔性很好，能抓握和識別雞蛋和鋼球，現(xiàn)已用于機(jī)器人分選物品。
原標(biāo)題：洞察未來！解讀壓力傳感器的6大發(fā)展動向
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