【T6-1020】称重仪表

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压力传感器工作原理

压力传感器是工业实践中zui为常用的一种传感器，其广泛应用于各种工业自控环境，涉

及水利水电、铁路交通、智能建筑、生产自控、航空航天、*、石化、油井、电力、船舶、

机床、管道等众多行业，下面就简单介绍一些常用传感器原理及其应用

应变片压力【T6-1000】称重仪表传感器原理与应用

力学传感器的种类繁多，如电阻应变片压力传感器、半导体应变片压力传感器、压阻式

压力传感器、电感式压力传感器、电容式压力传感器、谐振式压力传感器及电容式加速度传

感器等。但应用的是压阻式压力传感器，它具有极低的价格和较高的精度以及较好

的线性特性。下面我们主要介绍这类传感器。

在了解压阻式力传感器时，我们首先认识一下电阻应变片这种元件。电阻应变片是一种

将被测件上的应变变化转换成为一种电信号的敏感器件。它是压阻式应变传感器的主要组成

部分之一。电阻应变片应用zui多的是金属电阻应变片和半导体应变片两种。金属电阻应变片

又有丝状应变片和金属箔状应变片两种。通常是将应变片通过特殊的粘和剂紧密的粘合在产

生力学应变基体上，当基体受力发生应力变化时，电阻应变片也一起产生形变，使应变片的

阻值发生改变，从而使加在电阻上的电压发生变化。这种应变片在受力时产生的阻值变化通

常较小，一般这种应变片都组成应变电桥，并通过后续的仪表放大器进行放大，再传输给处

理电路（通常是A/D 转换和CPU ）显示或执行机构。

金属电阻应变片的内部结构

保护片和引出线等部分组成。根据不同的用途，电阻应变片的阻值可以由设计者设计，但电

阻的取值范围应注意：阻值太小，所需的驱动电流太大，同时应变片的发热致使本身的温度

过高，不同的环境中使用，使应变片的阻值变化太大，输出零点漂移明显，调零电路过于复

杂。而电阻太大，阻抗太高，抗外界的电磁*力较差。一般均为几十欧至几十千欧左右。

电阻应变片的工作原理【T6-1000】称重仪表

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。金属导体的电阻值可用下式表示：

式中：ρ——金属导体的电阻率（Ω。cm2/m ）

S ——导体的截面积（cm2 ）

L ——导体的长度（m ）

我们以金属丝应变电阻为例，当金属丝受外力作用时，其长度和截面积都会发生变化，

从上式中可很容易看出，其电阻值即会发生改变，假如金属丝受外力作用而伸长时，其长度

增加，而截面积减少，电阻值便会增大。当金属丝受外力作用而压缩时，长度减小而截面增

加，电阻值则会减小。只要测出加在电阻的变化（通常是测量电阻两端的电压），即可获得

应变金属丝的应变情

陶瓷压力传感器原理及应用

抗腐蚀的陶瓷压力传感器没有液体的传递，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（闭桥），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 / 3.3 mV/V等，可以和应变式传

感器相兼容。通过激光标定，传感器具有很高的温度稳定性和时间稳定性，传感器自带温度

补偿0 ～70℃，并可以和绝大多数介质直接接触。

陶瓷是一种*的高弹性、抗腐蚀、抗磨损、抗冲击和振动的材料。陶瓷的热稳定特性

及它的厚膜电阻可以使它的工作温度范围高达-40 ～135 ℃，而且具有测量的高精度、高稳

定性。电气绝缘程度>2kV，输出信号强，*稳定性好。高特性，低价格的陶瓷传感器将是

压力传感器的发展方向，在欧美国家有全面替代其它类型传感器的趋势，在中国也越来越多

的用户使用陶瓷传感器替代扩散硅压力传感器。

扩散硅压力原理及应用

工作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，和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。

T6-1000称重仪表的发展历程
微机械加工技术
半导体技术中的加工方法有氧化、光刻、扩散、沉积、平面电子工艺，各向导性腐蚀及蒸镀，溅射薄膜等，这些都已引进到传感器制造。因而产生了各种新型传感器，如利用半导体技术制造出硅微传感器，利用薄膜工艺制造出快速响应的气敏、湿敏传感器，利用溅射薄膜工艺制压力传感器等。日本横河公司利用各向导性腐蚀技术进行高精度三维加工，制成全硅谐振式压力
传感器。核心部分由感压硅膜片和硅膜片上面制作的两个谐振梁结成，两个谐振梁的频差对应不同的压力，用频率差的方法测压力，可消除环境温度等因素带来的误差。当环境温度变化时，两个谐振梁频率和幅度变化相同，将两个频率差后，其相同变化量就能够相互抵消。其测量zui高精度可达0.01%FS。美国SiliconMicrostructureInc.(SMI)公司开发一系列低价位,线性度在0.1%到0.65%范围内的硅微压力传感器,zui低满量程为0.15psi(1KPa),其以硅为料制成,具有*的三维结构,轻细微机械加工,和多次蚀刻制成惠斯登电桥于硅膜片上,当硅片上方受力时,其产生变形,电阻产生压阻效应而失去电桥平衡,输出与压力成比例的电信号.象这样的硅微传感器是当今传感器发展的前沿技术,其基本特点是敏感元件体积为微米量级,是传统传感器的几十、几百分之一。【T6-1000】称重仪表在工业控制、航空航天领域、生物医学等方面有重要的作用，如飞机上利用可减轻飞机重量，减少能源。另一特点是能敏感微小被测量，可制成血压压力传感器。中国航空总公司北京测控技术研究所，研制的CYJ 系列溅谢膜压力传感器是采用离子溅射工艺加工成金属应变计，它克服了非金属式应变计易受温度影响的不足，具有高稳定性，适用于各种场合，被测介质范围宽，还克服了传统粘贴式带来的精度低、迟滞大、蠕变等缺点，具有精度高、可靠性高、体积小的特点，广泛用于航空、石油、化工、医疗等领域。

Transcell S型称重传感器

BSS-100kg，BSS-200kg，BSS-250kg，BSS-500kg，BSS-750kg，BSS-1T，BSS-1.5T，BSS-2T，BSS-2.5T，BSS-5T，BSS-10T

BSS-ESH-200kg，BSS-ESH-250kg，BSS-ESH-500kg，BSS-ESH-750kg，BSS-ESH-1T，BSS-ESH-1.5T， BSS-ESH-2T，BSS-ESH-2.5T，BSS-ESH-5T，BSS-10T

BAB-5kg，BAB-7.5kg，BAB-10kg，BAB-15kg，BAB-20kg，BAB-30kg，BAB-50kg，BAB-75kg，BAB-100kg

BAB-5MT，BAB-7.5MT，BAB-10MT，BAB-15MT，BAB-20MT，BAB-30MT，BAB-50MT，BAB-75MT，BAB-100MT

BSA-50lb，BSA-100lb，BSA-250lb，BSA-25kg，BSA-50kg

BSSD-5T，BSSD-15T，BSSD-20T，BH-30T