李昂陽

【摘要】智能壓力傳感器的應(yīng)用也在一定程度上簡化了壓力檢測的程序，智能壓力傳感器將傳感器檢測信息的功能和微處理器的信息處理功能進(jìn)行了有效的結(jié)合，具有成本低、可靠性好、實(shí)用性強(qiáng)等特點(diǎn)。本文從智能壓力傳感器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及設(shè)計(jì)要點(diǎn)兩方面出發(fā)探討了智能壓力傳感器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，并對(duì)智能壓力傳感器未來的發(fā)展提出展望，以期為相關(guān)人員提供設(shè)計(jì)幫助與建議。

【關(guān)鍵詞】智能壓力傳感器系統(tǒng)設(shè)計(jì)

傳感器是一種檢測裝置，能感受到被測量的信息，并能將檢測感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號(hào)或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲(chǔ)、顯示、記錄和控制等要求。

一、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

傳感元件位于整個(gè)傳感器系統(tǒng)之首，被監(jiān)測的壓力量需要通過傳感元件轉(zhuǎn)換為電信號(hào)才能正確進(jìn)行處理，因此傳感元件的好壞直接影響著傳感器系統(tǒng)的準(zhǔn)確運(yùn)行。通常為了更好的得到信息數(shù)據(jù)會(huì)采用固態(tài)壓阻式壓力傳感器，這種傳感器體積小、精度高、靈敏度高并且具有很高的可靠性。整個(gè)固態(tài)壓阻式壓力傳感器的核心部分是一塊硅膜片，膜片周圍由硅環(huán)進(jìn)行固定，而膜片的兩邊有兩個(gè)壓力腔，一個(gè)是低壓腔，另一個(gè)是高壓腔。當(dāng)膜片的兩邊因?yàn)榇嬖诘膲毫Σ疃冃螘r(shí)，相應(yīng)的膜片上的各點(diǎn)就會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力，從而使電阻阻值發(fā)生變化，也就會(huì)使電橋失去原有的平衡，輸出相應(yīng)的電壓，這個(gè)電壓也就反映了膜片上的壓力差值。同時(shí)，在進(jìn)行電阻的布置時(shí)也要根據(jù)電阻的特點(diǎn)進(jìn)行布置，從而使電橋形成全等臂差動(dòng)電橋，以提高整個(gè)壓力傳感系統(tǒng)的靈敏度。在智能壓力傳感器的設(shè)計(jì)中，微處理器是最核心的器件，因此在選擇的時(shí)候要選擇性價(jià)比高的、功能較為強(qiáng)大的處理器。智能壓力傳感器的結(jié)構(gòu)框圖，如圖1。

二、智能壓力傳感器設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1.正確進(jìn)行安裝。通常智能壓力傳感器的損壞都是由于安裝位置的不恰當(dāng)引起的，如果將傳感器安裝在過小或不規(guī)則的孔中，就有可能會(huì)造成傳感器的震動(dòng)膜受到?jīng)_擊而損壞，所以要選擇合適的工具加工安裝孔，防止傳感器在使用過程中的脫落。

2.注意誤差及溫度補(bǔ)償。雖然智能壓力傳感器已經(jīng)將數(shù)據(jù)誤差縮小到很小了，通常情況下用來避免誤差時(shí)常采用半橋差動(dòng)或全橋差動(dòng)的電路，以進(jìn)一步縮小誤差，提高輸出的靈敏度。而同時(shí)全橋差動(dòng)的電路也有溫度補(bǔ)償?shù)淖饔?，可以有效減小溫度對(duì)于壓力傳感器的影響，所以得到了更廣泛的應(yīng)用。

三、智能壓力傳感器的發(fā)展方向

（1）向高智能、高精度發(fā)展。隨著自動(dòng)化生產(chǎn)技術(shù)的不斷提高，對(duì)于傳感器的要求也在不斷提高，只有研制出高靈敏度、高精確度、高運(yùn)行速度的新型壓力傳感器才能確保生產(chǎn)的高效性。（2）向高可靠性、寬溫度范圍發(fā)展。目前大部分的傳感器工作的溫度范圍都在-20℃～70℃之間，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能夠滿足工業(yè)生產(chǎn)的需要，因此，要開發(fā)應(yīng)用溫度范圍更廣的傳感器。而傳感器的可靠性也直接影響到電子設(shè)備的性能，所以研制高可靠性的智能壓力傳感器將是永久性的方向。（3）向微型化發(fā)展。雖然現(xiàn)在的智能傳感器應(yīng)用的軟件已經(jīng)越來越小了，但是傳感器控制儀器設(shè)備的體積卻沒有多大變化，只有將儀器的體積縮小，才能真正實(shí)現(xiàn)高效、廣泛利用，這就要求生產(chǎn)企業(yè)開發(fā)使用新材料和新的生產(chǎn)加工技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)設(shè)備的微型化，當(dāng)然目前所使用硅材料制作的傳感器體積已經(jīng)很小了，但卻并不能就此放棄對(duì)更多材料應(yīng)用的探索。（4）高智能化?，F(xiàn)在的智能壓力傳感器已經(jīng)將普通傳感器檢測信息的功能和微處理器的信息處理功能很好的結(jié)合在了一起，但就目前形勢看來應(yīng)用并不廣泛，所以，應(yīng)該進(jìn)一步探討更多的生產(chǎn)技術(shù)，提高設(shè)備的智能系統(tǒng)，降低設(shè)備的生產(chǎn)成本，從而真正促進(jìn)智能壓力傳感器的應(yīng)用普及。

四、結(jié)語

智能壓力傳感器系統(tǒng)相比起普通壓力傳感器來說有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、性能穩(wěn)定、可靠性高等諸多優(yōu)點(diǎn)，也有很高的性價(jià)比。我國智能壓力傳感器的應(yīng)用和設(shè)計(jì)并不完善，需要投入更多的精力去進(jìn)行探索，只要我們敢于嘗試、敢于探索，一定能發(fā)現(xiàn)更加利于生產(chǎn)的智能壓力傳感器系統(tǒng)，以推動(dòng)我國工業(yè)的發(fā)展。

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