MEMS压力传感器该如何选型？智芯传感告诉您（一）

近期，新加坡的产品研究和咨询公司Twimbit公布了一份调研报告，预测和分析了2020-2023年，全球市场中15种市场规模最大的传感器，这些传感器是从上百种主要传感器类别中筛选出来的。这15种传感器合计占2020年全球总份额的79.88%，如下图：

在15种市场规模最大的传感器中，压力传感器排名第六，2020年的全球市场规模达到91.69亿美元，到2023年预计增加到110亿美元销售额，复合年增长率为6.3%。压力传感器用途极其广泛，有多个应用场景，如工业互联网、消费电子、汽车、生物医学、航空航天、天然气、化工、矿业、电力、楼宇自动化、暖通空调、食品加工、制药、医疗保健、环境监测等等。

那么，面对种类繁杂、型号众多的压力传感器，我们应该如何选择一款合适的传感器呢？这就涉及到了传感器的选用原则，即以最合适的价格选择满足其用途、压力量程、精度需求、温度范围、电学要求、作业方式、压力密封要求等指标的压力传感器，当压力传感器安装到设备上之后，要运行正常稳定，测量准确，经久耐用。我们将分两个章节来介绍压力传感器选型必须考虑的重要方面。

压力传感器又分为传统压力传感器与MEMS压力传感器，在实际应用中，MEMS压力传感器以其体积小、精度高、稳定性好等优点逐渐替换了传统压力传感器。因此本文主要针对MEMS压力传感器进行介绍。

用途方面的考量

由于结构不同，压力传感器可以分为测定绝对压力的绝压传感器、测定对大气的相对压力的表压传感器和测定两处压力差的差压传感器。

测定绝对压力（即绝压传感器）时，传感器内自身带有真空参考压，所测压力与大气压力无关，是相对于真空的压力。

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对大气的相对压力是以大气压力为参考压，因此传感器弹性膜一侧始终与大气是连通的。由于大气压力与离地面的高度、四季中大气中水汽含量的变化以及不同地点和组成大气的各种气体的含量的变化有关。因此，所测得的相对压力便与上述因素有关。

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此外，还可从传感器弹性膜两侧分别导入流体压力，这样能测定流体不同地点或流体间的差压。

所以，针对不同用途应选用不同结构的压力传感器。

压力量程方面的考量

压力传感器的压力适用范围是分级的，这是因为压力传感器的弹性膜承受流体压力有一个限度。这就是通常所说地耐压极限，超过此极限，弹性膜便破裂了。传感器都有不同过压能力，一般来说，每个传感器都有20%~300%的过压能力。

压力量程的选用应主要考虑三个方面的因素：传感器的最大过压能力、精度与压力量程的关系以及传感器的价格与压力量程的关系。

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量程的选用在考虑最大过压能力时，要特别注意静压和动压的区别。因为，动压往往会出现冲击压力，甚至冲击波，而冲击压力远高于静压力，如果选用的最大工作压力量程是指静压力的话，传感器在承受动压力时，应选用较大的过压能力，否则冲击压力很容易达到极限耐压，使压力传感器受到破坏。

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量程的选用我们还要注意精度和量程的关系，一般情况下不同量程的压力传感器其精度存在差异，在选型时选择合适的量程更容易满足精度上的要求。

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对于价格与量程的关系，通常来说，0.3~1MPa的压力传感器的价格较便宜，0.1MPa以下或1MPa以上的压力传感器价格比较贵。

精度需求的考量

精确度，是传感器行业内通俗用来描述传感器输出误差常用的一个术语。它来源于非线性，迟滞，不可重复性，温度，零点平衡，校正和湿度效应。通常下我们将精确度指定为非线性，迟滞和不可重复性的综合影响。

静态精度是指某一特定温度（室温25℃）下应达到的精度。可以分为四档：0.01~0.1%FS为超高精度；0.1~1%FS为高精度；1~2%FS为普通精度；2~10%FS为低精度。全温度范围精度是指压力传感器在整个使用温度范围内都应达到的精度，同样可以分为与静态精度相同的四档。

压力传感器的热零点漂移和热灵敏度漂移系数及非线性误差是影响传感器精度的重要指标。对同一压力传感器来说，热零点漂移系数随工作压力增加而减小，而热灵敏度系数和非线性误差随工作压力增加而增加。

一般来说，拥有更高精确度的传感器成本会更高，但是压力传感器达到高精度时，必然在制作过程中增添了许多附加工艺以及校淮过程和补偿技术。因此应根据压力传感器实际应用场合和要求，提出合理的精度要求。

压力传感器的选型还有电学要求、作业方式（介质）、工作温度范围和压力密封要求等考量因素，我们将在下一篇文章中着重介绍。

审核编辑：刘清