壓差傳感器的工作原理

世紀光電儀器

壓差傳感器的核心是將兩個壓力端口之間的壓力差轉換為可測量的電信號，其工作原理基于彈性元件形變與信號轉換技術，常見類型包括壓阻式、電容式和壓電式。
1. ??壓力感知與差壓產生??
傳感器設有兩個獨立的壓力腔室，分別連接高壓端（P1）和低壓端（P2），中間通過隔離膜片或導壓管分隔。當P1與P2存在差值時，隔離膜片受到單向推力（合力為ΔP），產生微小形變（位移或應變）。

2. ??信號轉換機制??
不同類型的傳感器通過不同物理效應實現形變到電信號的轉換：
?壓阻式??：采用硅基半導體材料制成的惠斯通電橋，膜片形變導致橋臂電阻阻值變化（壓阻效應），通過測量電橋輸出的微弱電壓信號（mV級）計算ΔP。特點是成本低、靈敏度高，但需溫度補償。
?電容式??：由固定極板和可動極板（與隔離膜片相連）組成電容結構，膜片形變改變兩極板間距，導致電容值變化。通過檢測電容變化并轉換為電壓/電流信號，具有高精度、抗干擾強的優點，適用于潔凈氣體或低粘度液體。
???壓電式??：利用壓電晶體在受壓時產生電荷（正壓電效應），直接輸出與ΔP成正比的電壓信號，但僅適合動態壓差測量，靜態測量易因電荷泄漏產生誤差。

3. ??信號處理與輸出??
原始信號（如mV級電壓或pF級電容變化）經放大電路（提高信噪比）、溫度補償（修正環境溫度對精度的影響）和線性校準后，通過模數轉換器（ADC）轉換為數字量（智能型傳感器），最終以標準信號輸出至顯示儀表或控制系統。

壓差傳感器通過高靈敏度與穩定性，實現對微小壓差到大壓差的精確測量，是工業自動化與過程控制的關鍵元件。

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