压力传感器的选型-电子发烧友网

压力传感器的选型

为新项目或设备选择压力传感器时，设计师通常比较关注关键设计参数，如压力范围、电流输出、介质兼容性以及环境条件等。然而，若要根据不同的应用选出合适的传感器，除以上参数外，还需考虑其它因素，常常被忽略的设计因素：压力传递介质（充油式和非充油式）、结构和传感技术类型。这也是压力传感器选型的三大要素。

一、压力传递介质（充油式vs非充油式）

在压力传感行业存在多种不同的传感技术，但所有传感器都可分为两大类：充油式和非充油式。充油式传感器是指在膜片和传感元件之间采用油液作为压力传递介质的传感器，例如基于微机电系统（MEMS）的电子传感器。充油式传感器具有材料相容性（好）、成本低、易于集成到成套传感器系统中等特点，对许多制造应用都极具吸引力。虽然应用日益普遍，但相较于非充油式传感器，仍有不少缺点。

充油式设计的最大缺点是故障成本高。一旦传感膜片因过压或制造缺陷而破裂，那么油液就会泄漏至应用中并污染系统。油液进入系统会损坏关键的部件，造成成数千乃至数百万美元的损失，损失程度视具体应用而异（如，代价昂贵的燃料电池系统）。更糟的是，许多系统一旦被油液污染，几乎就没有修复的可能。相比之下，非充油式设计不仅能消除因故障导致污染的可能性，而且还可承受更高的过压冲击。

二、结构压力

传感器在应用中的服役时间是挑选传感器的关键指标之一。一般而言，全焊接结构的传感器，设计更坚固、耐用，在许多苛刻应用中的使用寿命都较长。另外，还要考虑接头在外壳上的焊接牢固度。要知道，在应用现场，这些装置常常会暴露在影响传感器工作的非理想环境下。

保制造商不仅能够提供多种压力接头，包括1/4”和1/8”NPT等标准口径，而且还能够视需要量身定制过程接头。即使再坚固耐用的设计也有可能受潮湿环境影响，因此部分传感器需防潮保护以防止接头引脚的四周被腐蚀。如果担心保护传感器受恶劣环境侵蚀，则选择IP防护等级满足安装需求的传感器。传感器可提供多种IP防护等级。其中，IP65级防护的型号可提供抵御粉尘渗入和喷嘴喷水的全面保护。

IP67级防护的传感器能够防护灰尘侵入以及短暂浸泡。IP69K级防护则适用于高压、高温应用。如果液体渗入会导致风险，切记采用密封电缆。尽可能避免选择充油式传感器，它采用了不同导热系数的材料，会增加传感器的不稳定性。

三、传感技术类型

虽然稳定可靠的电路设计可满足不同人的不同需求，但总体而言，最重要的仍是其可靠性、稳定性及耐恶劣环境能力。目前，溅射薄膜和可变电容技术被视为工业应用领域先进的传感技术。薄膜传感器采用成熟的惠斯通电桥原理。根据这种设计，首先通过将分子层喷射到17-4或316L不锈钢膜上，然后在膜片上蚀刻电路，从而实现出色的电阻分辨率和一致性。通过溅射薄膜技术，可将简单、高精度和紧凑的应力计沉积于传感膜背面。

Setra西特公司的电容式压力传感器巧妙地采用了简单、耐用和稳定的电容器元件。其典型配置为：紧凑外壳内装设两个紧密间隔的平行电绝缘金属面，其中之一就是在压力作用下会轻微弯曲的膜片。金属面（或板）牢牢安装在传感器内部，因此施加压力的微小变化可导致组件的轻微机械变形，从而改变两个金属面之间的间隙大小（形成可变电容效果）。而灵敏的线性比较器电路可检测到间隙变化导致的电容变化，继而放大并输出比例放大的高电平信号。