压力传感器原理及应用称重技术.docx

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压力传感器原理及应用称重技术

压力传感器是压力检测系统中的重要组成部份,由各类压力灵敏元件将被测压力信号转换成容易测量的电信号作输出,给显示仪表显示压力值,或供操纵和报警利用。

压力传感器的种类繁多，如压阻式压力传感器、应变式压力传感器、压电式压力传感器、电容式压力传感器、压磁式压力传感器、谐振式压力传感器及差动变压器式压力传感器，光纤压力传感器等。

一、压阻式压力传感器

固体受力后电阻率发生转变的现象称为压阻效应。

压阻式压力传感器是基于半导体材料（单晶硅）的压阻效应原理制成的传感器，确实是利用集成电路工艺直接在硅平膜片上按必然晶向制成扩散压敏电阻，当硅膜片受压时，膜片的变形将使扩散电阻的阻值发生转变。

压阻式具有极低的价钱和较高的精度和较好的线性特性。

1、压阻式压力传感器大体介绍

压阻式传感器有两种类型：

一种是利用半导体材料的体电阻做成粘贴式应变片，称为半导体应变片，因此应变片制成的传感器称为半导体应变式传感器，另一种是在半导体材料的基片上用集成电路工艺制成的扩散电阻，以此扩散电阻的传感器称为扩散型压阻传感器。

半导体应变式传感器半导体应变式传感器的结构形式大体上与电阻应变片传感器相同，也是由弹性灵敏元件等三部份组成，所不同的是应变片的灵敏栅是用半导体材料制成。

半导体应变片与金属应变片相较，最突出的优势是它的体积小而灵敏高。

它的灵敏系数比后者要大几十倍乃至上百倍，输出信号有时没必要放大即可直接进行测量记录。

另外，半导体应变片横向效应超级小，蠕变和滞后也小，频率响应范围亦很宽，从静态应变至高频动态应变都能测量。

由于半导体集成化制造工艺的进展，用此技术与半导体应变片相结合，能够直接制成各类小型和超小型半导体应变式传感器，使测量系统大为简化。

可是半导体应变片也存在着专门大的缺点，它的电阻温度系统要比金属电阻转变大一个数量级，灵敏系数随温度转变较大它的应变—电阻特性曲线性较大，它的电阻值和灵敏系数分散性较大，无益于选配组合电桥等等。

扩散型压阻式传感器扩散型压阻传感器的基片是半导体单晶硅。

单晶硅是各向异性材料，取向不同时特性不一样。

因此必需依照传感器受力变形情形来加工制作扩散硅灵敏电阻膜片。

利用半导体压阻效应，可设计成多种类型传感器，其中压力传感器和加速度传感器为压阻式传感器的大体型式。

硅压阻式压力传感器由外壳、硅膜片（硅杯）和引线等组成。

硅膜片是核心部份，其外形状象杯故名硅杯，在硅膜上，用半导体工艺中的扩散搀杂法做成四个相等的电阻，经蒸镀金属电极及连线，接成惠斯登电桥再用压焊法与外引线相连。

膜片的一侧是和被测系数相连接的高压腔，另一侧是低压腔，通常和大气相连，也有做成真空的。

当膜片两边存在压力差时，膜片发生变形，产生应力应变，从而使扩散电阻的电阻值发生转变，电桥失去平稳，输出相对应的电压，其大小就反映了膜片所受压力差值。

2、压阻式压力传感器特点

压阻式压力传感器的特点是：

灵敏度高，频率响应高；测量范围宽，可测低至10Pa的微压到高至60Mpa的高压；精度高，工作靠得住，其精度可达％～％；易于微小型化，目前国内生产出直径～2mm的压阻式压力传感器。

目前，应用最为普遍的压力传感器是压阻式压力传感。

3、压阻式压力传感器测量方式

硅平膜片上的扩散电阻通常组成桥式测量电路，相对的桥臂电阻对称布置，电阻转变时，电桥输出电压与膜片所受压力成对应关系。

如图4的压力测量放大电路中，R1~R4由压敏电阻组成的直流电桥，无力作历时，通过调剂RP使直流桥输出电压为0。

R5、R6为限流电阻。

通过改变R7值能够改变放大倍数。

输出电压信号若是要作为数字信号处置，那么后续电路可接A/D转换电路。

4、典型压阻式压力传感器型号及应用

二、应变式压力传感器

应变式压力传感器是把压力的转变转换成电阻值的转变来进行测量的，应变片是由金属导体或半导体制成的电阻体，其阻值随压力所产生的应变而转变。

1、应变式压力传感器分类介绍

应变计中应用最多的是粘贴式应变计（即应变片）。

它的要紧缺点是输出信号小、线性范围窄,而且动态响应较差（见电阻应变计、半导体应变计）。

但由于应变片的体积小,商品化的应变片有多种规格可供选择，而且能够灵活设计弹性灵敏元件的形式以适应各类应用处合，因此用应变片制造的应变式压力传感器仍有普遍的应用。

按弹性灵敏元件结构的不同,应变式压力传感器大致可分为应变管式、膜片式、应变梁式、组合式四种。

　　①应变管式　又称应变筒式。

它的弹性灵敏元件为一端封锁的薄壁圆筒，其另一端带有法兰与被测系统连接（图1）。

在筒壁上贴有2片或4片应变片，其中一半贴在实心部份作为温度补偿片,另一半作为测量应变片。

当没有压力时4片应变片组成平稳的全桥式电路;当压力作用于内腔时,圆筒变形成“腰鼓形”,使电桥失去平稳,输出与压力成必然关系的电压。

这种传感器还能够利用活塞将被测压力转换为力传递到应变筒上或通过垂链形状的膜片传递被测压力。

应变管式压力传感器的结构简单、制造方便、适用性强，在火箭弹、炮弹和火炮的动态压力测量方面有普遍应用。

②膜片式　它的弹性灵敏元件为周边固定圆形金属平膜片。

膜片受压力变形时，中心处径向应变和切向应变均达到正的最大值，而边缘处径向应变达到负的最大值，切向应变成零。

因此常把两个应变片别离贴在正负最大应变处，并接成相邻桥臂的半桥电路以取得较大灵敏度和温度补偿作用。

采纳圆形箔式应变计（见电阻应变计）那么能最大限度地利用膜片的应变成效（图2）。

这种传感器的非线性较显著。

膜片式压力传感器的最新产品是将弹性灵敏元件和应变片的作用集于单晶硅膜片一身，即采纳集成电路工艺在单晶硅膜片上扩散制作电阻条，并采纳周边固定结构制成的固态压力传感器（见压阻式传感器）。

③应变梁式　测量较小压力时，可采纳固定梁或等强度梁的结构。

一种方式是用膜片把压力转换为力再通过传力杆传递给应变梁。

图3中两头固定梁的最大应变处在梁的两头和中点，应变片就贴在这些地址。

这种结构还有其他形式，例如可采纳悬梁与膜片或波纹管组成。

④组合式　在组合式应变压力传感器中，弹性灵敏元件可分为感受元件和弹性应变元件。

感受元件把压力转换为力传递到弹性应变元件应变最灵敏的部位，而应变片那么贴在弹性应变元件的最大应变处。

事实上较复杂的应变管式和应变梁式都属于这种型式。

感受元件有膜片、膜盒、波纹管、波登管等，弹性应变元件有悬臂梁、固定梁、Π形梁、环形梁、薄壁筒等。

它们之间可依照不同需要组合成多种型式。

2、应变片利用方式

一般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转变时，电阻应变片也一路产生形变，使应变片的阻值发生改变，从而使加在电阻上的电压发生转变。

这种应变片在受力时产生的阻值转变通常较小，一样这种应变片都组成应变电桥，并通事后续的仪表放大器进行放大，再传输给处置电路（一般是a/d转换和cpu）显示或执行机构。

经常使用的力测量方式是用应变片和应变仪测量构件的表面应变，依照应变和应力、力之间的关系，确信构件的受力状态。

应变仪采纳交流电桥时，输出特性与直流电桥（直流电桥的输出特性）类似。

应变片的布置和电桥组接（简称布片组桥）应依照被测量和被测对象受力散布来确信。

还应利用适当的布片组桥方式排除温度转变和复合载荷作用的阻碍。

测量拉伸（紧缩）应变时要采纳适当的布片组桥方式，以便达到温度补偿（测轴向拉（压）时的温度补偿）、排除弯矩阻碍（用双工作片排除温度的阻碍）和提高测量灵敏度（用四工作片提高测量的灵敏度）的目的。

经常使用应力测量的布片和组桥方式:

当试件受到弯矩作历时，其上、下表面会别离产生拉应变或压应变。

可通过应变测量求得弯矩，布片接桥时要注意利用电桥特性，在输出中保留弯应变的阻碍，排除轴向拉、压力产生的应变成份。

3、典型应变式压力传感器

三、压电式压力传感器

某些电介质沿着某一个方向受力而发生机械变形（紧缩或伸长）时，其内部将发生极化现象，而在其某些表面上会产生电荷。

当外力去掉后，它又会从头回到不带电的状态，此现象称为“压电效应”。

压电式传感器的原理是基于某些晶体材料的压电效应。

1、压电压力传感器的大体介绍

经常使用的压电材料有天然的压电晶体（如石英晶体）和压电陶瓷（如钛酸钡）两大类，它们的压电机理并非相同，压电陶瓷是人造多晶体，压电常数比石英晶体高，但机械性能和稳固性不如石英晶体好。

它们都具有较好特性，均是较理想的压电材料。

压电式压力传感器是利用压电材料的压电效应将被测压力转换为电信号的。

由压电材料制成的压电元件受到压力作历时产生的电荷量与作使劲之间呈线性关系：

Q=kSp

式中Q为电荷量；k为压电常数；S为作用面积；p为压力。

通过测量电荷量可知被测压力大小。

图为一种压电式压力传感器的结构示用意。

压电元件夹于两个弹性膜片之间，压电元件的一个侧面与膜片接触并接地，另一侧面通过引线将电荷量引出。

被测压力均匀作用在膜片上，使压电元件受力而产生电荷。

电荷量一样用电荷放大器或电压放大器放大，转换为电压或电流输出，输出信号与被测压力值相对应。

除在校准用的标准压力传感器或高精度压力传感器中采纳石英晶体做压电元件外，一样压电式压力传感器的压电元件材料多为压电陶瓷，也有效高分子材料（如聚偏二氟乙稀）或复合材料的合成膜的。

改换压电元件能够改变压力的测量范围；在配用电荷放大器时，能够用将多个压电元件并联的方式提高传感器的灵敏度；在配用电压放大器时，能够用将多个压电元件串联的方式提高传感器的灵敏度。

2、压电压力传感器的大体特点

压电式压力传感器体积小，结构简单，工作靠得住；测量范围宽，可测100MPa以下的压力；测量精度较高；频率响应高，可达30kHz，是动态压力检测中经常使用的传感器，但由于压电元件存在电荷泄漏，故不适宜测量缓慢转变的压力和静态压力

压电传感器不能用于静态测量，因为通过外力作用后的电荷，只有在回路具有无穷大的输入阻抗时才取得保留。

实际的情形不是如此的，因此这决定了压电传感器只能够测量动态的应力。

压电传感器要紧应用在加速度、压力和力等的测量中。

压电式加速度传感器是一种经常使用的加速度计。

它具有结构简单、体积小、重量轻、利用寿命长等优良的特点。

压电式加速度传感器在飞机、汽车、船舶、桥梁和建筑的振动和冲击测量中已经取得了普遍的应用，专门是航空和宇航领域中更有它的特殊地位。

压电式传感器也能够用来测量发动机内部燃烧压力的测量与真空度的测量。

也能够用于军事工业，例如用它来测量枪炮子弹在膛中击发的一刹时的膛压的转变和炮口的冲击波压力。

它既能够用来测量大的压力，也能够用来测量微小的压力。

压电式传感器也普遍应用在生物医学测量中，比如说心室导管式微音器确实是由压电传感器制成的，因为测量动态压力是如此普遍，因此压电传感器的应用就超级普遍。

3、压电压力传感器测量电路

由于压电式传感器的输出电信号很微弱，通常先把传感器信号先输入到高输入阻抗的前置放大器中，通过阻抗互换以后，方可用一样的放大检波电路再将信号输入到指示仪表或记录器中。

（其中，测量电路的关键在于高阻抗输入的前置放大器。

）前置放大器的作用：

一是将传感器的高阻抗输出变换为低阻抗输出；二是放大传感器输出的微弱电信号。

前置放大器电路有两种形式：

一是用电阻反馈的电压放大器，其输出电压与输入电压（即传感器的输出）成正比；另一种是用带电容板反馈的电荷放大器，其输出电压与输入电荷成正比。

由于电荷放大器电路的电缆长度转变的阻碍不大，几乎能够忽略不计，故而电荷放大器应用日趋普遍。

4、典型压电压力传感器型号

四、电容式压力传感器

电容式压力传感器采纳变电容测量原理，将由被测压力引发的弹性元件的位移变形转变成电容的转变，用测量电容的方式测出电容量，即可明白被测压力的大小。

1、电容式压力传感器大体介绍

依照平行板电容器的电容量表达式

C=εA/d（3-9）

式中为电容极板间介质的介电常数；A为两平行板相对面积；d为两平行板间距。

由上式可知，改变A、d、其中任意一个参数都能够使电容量发生转变，在实际测量中，大多采纳维持其中两个参数不变，而仅改变A或d一个参数的方式，把参数的转变转换为电容量的转变。

因此，电容量的转变与被测参数的大小成比例。

①差动变极距式电容压力传感器

改变电容两平行板间距d的测量方式有较高的灵敏度，但当位移较大时非线性严峻。

采纳差动电容法能够改善非线性、提高灵敏度、并可减小因ε受温度阻碍引发的不稳固性。

图3-12是一种电容式差压传感器示用意。

左右对称的不锈钢基座内有玻璃绝缘层，其内侧的凹形球面上除边缘部份外镀有金属膜作为固定电极，中间被夹紧的弹性膜片作为可动测量电极，左、右固定电极和测量电极经导线引出，从而组成了两个电容器。

不锈钢基座和玻璃绝缘层中心开有小孔，不锈钢基座两边外侧焊上了波纹密封隔离膜片，如此测量电极将空间分隔成左、右两个腔室，其中充满硅油。

当隔离膜片感受双侧压力的作历时，通过硅油将差压传递到弹性测量膜片的双侧从而使膜片产生位移。

电容极板间距离的转变，将引发双侧电容器电容值的改变。

关于差动平板电容器，其电容转变与板间距离转变的关系可表示为：

C0=△d/d0（3-10）

式中C0为初始电容值；d0为极板间初始距离；△d为距离转变量。

此电容量的转变通过适当的变换器电路，能够转换成反映被测差压的标准电信号输出。

这种传感器结构坚实，灵敏度高，过载能力大；精度高，其精准度可达％～％；能够测量压力和差压。

②变面积式电容压力传感器

以下图所示为一种变面积式电容压力传感器。

被测压力作用在金属膜片上，通过中心柱和支撑簧片，使可动电极随簧片中心位移而动作。

可动电极与固定电极均是金属同心多层圆筒，断面呈梳齿形，其电容量由两电极交织重叠部份的面积所决定。

固定电极与外壳之间绝缘，可动电极那么与外壳导通。

压力引发的极间电容转变由中心柱引至适当的变换器电路，转换成反映被测压力的标准电信号输出。

金属膜片为不锈钢材质，膜片后设有带波纹面的挡块，限制膜片过大变形，以爱惜膜片在过载时不至于损坏。

膜片中心位移不超过，膜片反面为无硅油的封锁空间，不与被测介质接触，可视为恒定的大气压，故仅适用于压力测量，而不能测量压差。

其特点是结构简单，灵敏度高，动态响应快，可是由于电荷泄漏难于幸免，不适宜静态力的测量（电容式力传感器的结构原理）。

前面章节介绍过压电式传感器的原理和压电式振动加速度传感器，测力传感器的结构类似。

其特点是体积小，动态响应快，可是也存在电荷泄漏，不适宜静态力的测量。

利用中应避免经受横向力和施加予紧力。

电容式压力传感器

在矩形的特殊弹性元件上，加工假设干个贯通的圆孔，每一个圆孔内固定两个端面平行的丁字形电极，每一个电极上贴有铜箔，组成由多个平行板电容器并联组成的测量电路。

在力F作用下，弹性元件变形使极板间矩发生转变，从而改变电容量，如左图（电容式力传感器）所示。

利用电容灵敏元件将被测压力转换成与之成必然关系的电量输出的压力传感器。

它一样采纳圆形金属薄膜或镀金属薄膜作为电容器的一个电极，当薄膜感受压力而变形时，薄膜与固定电极之间形成的电容量发生转变，通过测量电路即可输出与电压成必然关系的电信号。

电容式压力传感器属于极距转变型电容式传感器，可分为单电容式压力传感器和差动电容式压力传感器。

　　单电容式压力传感器　它由圆形薄膜与固定电极组成。

薄膜在压力的作用下变形，从而改变电容器的容量，其灵敏度大致与薄膜的面积和压力成正比而与薄膜的张力和薄膜到固定电极的距离成反比。

另一种型式的固定电极取凹形球面状，膜片为周边固定的张紧平面，膜片可用塑料镀金属层的方式制成（图1）。

这种型式适于测量低压，并有较高过载能力。

还能够采纳带活塞动极膜片制成测量高压的单电容式压力传感器。

这种型式可减小膜片的直同意压面积，以便采纳较薄的膜片提高灵敏度。

它还与各类补偿和爱惜部和放大电路整体封装在一路，以便提高抗干扰能力。

这种传感器适于测量动态高压和对飞行器进行遥测。

单电容式压力传感器还有传声器式（即话筒式）和听诊器式等型式。

差动电容式压力传感器　它的受压膜片电极位于两个固定电极之间,组成两个电容器（图2）。

在压力的作用下一个电容器的容量增大而另一个那么相应减小，测量结果由差动式电路输出。

它的固定电极是在凹曲的玻璃表面上镀金属层而制成。

过载时膜片受到凹面的爱惜而不致破裂。

差动电容式压力传感器比单电容式的灵敏度高、线性度好，但加工较困难（专门是难以保证对称性），而且不能实现对被测气体或液体的隔离，因此不宜于工作在有侵蚀性或杂质的流体中。

五、压磁式压力传感器

压磁式压力传感器的原理，某些铁磁材料受到外力作历时，引发导磁率转变现象，称作压磁效应。

其逆效应称作磁致伸缩效应。

硅钢受紧缩时，其导磁率沿应力方向下降，而沿应力的垂向增加；在受拉伸时，导磁率转变正好相反。

若是在硅钢叠片上开有4个对称的通孔，孔中别离绕有相互垂直的两个线圈，如左图（图压磁元件工作原理）所示，一个线圈为励磁绕组，另一个为测量绕组。

无外力作历时，磁力线不和测量绕组交链，测量绕组不产生感应电势。

当受外力作历时，磁力线散布发生转变，部份磁力线和测量绕组交链，并在绕组中产生感应电势，且作使劲愈大，感应电势愈大。

压磁式压力传感器的典型代表是压磁式转矩传感器。

5.1压磁式转矩传感器原理。

铁磁材料制成的转轴，具有压磁效应，在受转矩作用后，沿拉应力+方向磁阻减小，沿压应力-方向磁阻增大。

在转轴周围彼此垂直放置两个铁芯线圈A、B，使其开口端与被测转轴维持1～2mm的间隙，从而由导磁的轴将磁路闭合，如以下图所示，AA沿轴向，BB垂直于轴向。

在铁芯线圈A中通以50Hz的交流电，形成交变磁场。

转轴未受转矩作历时，其各向磁阻相同，BB方向正益处于磁力线的等位中心线上，因此铁芯B上的绕组可不能产生感应电势。

当转轴受转矩作历时，其表面上显现各向异性磁阻特性，磁力线将从头散布，而再也不对称，因此在铁芯B的线圈上产生感应电势。

转矩愈大，感应电势愈大，在必然范围内，感应电势与转矩成线性关系。

如此就可通过测量感应电势e来测定轴上转矩的大小。

压磁式转矩传感器是非接触测量，利用方便，结构简单靠得住，大体上不受温度阻碍和转轴转速限制，而且输出电压很高（可达10V）。

测量力时能够直接在被测对象上布片组桥，也能够在弹性元件上布片组桥，使力通过弹性元件传到应变片。

经常使用的弹性元件有柱式、梁式、环式、轮辐等多种形式。

①柱式弹性元件通过柱式弹性元件表面的拉（压）变形测力。

应变片的粘贴和电桥的连接应尽可能排除偏心和弯矩的阻碍，一样将应变片对称地贴在应力均匀的圆柱表面中部。

柱式力传感器能够测量0.1~3000吨的载荷，经常使用于大型轧钢设备的轧制力测量。

②梁式弹性元件类型有等截面梁、等强度梁和双端固定梁等，通过梁的弯曲变形测力，结构简单，灵敏度较高。

③环式弹性元件分为圆环式和八角环式。

它也是通过元件的弯曲变形测力，结构较紧凑。

实际应用如切削测力仪。

④轮辐式弹性元件轮幅式弹性元件受力状态可分为拉压、弯曲和剪切。

前两类测力弹性元件常常采纳，精度和稳固性已达到必然水平，可是安装条件转变或受力点移动，会引发难于估量的误差。

剪切受力的弹性元件具有对加载方式不灵敏、抗偏载、侧向稳固、外形矮等特点。

其特点是硅钢材料受力面加大后，能够测量数千吨的力，且输出电势较大，乃至只需滤波整流，无需放大处置。

经常使用于大型轧钢机的轧制力测量。

利用中应避免因侧向力干扰而破坏硅钢的叠片结构（压磁式测力装置的工作原理）。

六、差动变压器式测力传感器

把被测的非电量转变转换为线圈互感量转变的传感器称为互感式传感器。

这种传感器是依照变压器的大体原理制成的,而且次级绕组都用差动形式连接,故称差动变压器式传感器。

1、差动变压器式测力传感器大体介绍

差动变压器结构形式较多,有变隙式、变面积式和螺线管式等,但其工作原理大体一样。

非电量测量中,应用最多的是螺线管式差动变压器,它能够测量1～100mm范围内的机械位移,并具有测量精度高,灵敏度高,结构简单,性能靠得住等优势。

2、差动变压器式传感器测量电路

差动变压器输出的是交流电压,假设用交流电压表测量,只能反映衔铁位移的大小,而不能反映移动方向。

另外,其测量值中将包括零点残余电压。

为了达到能分辨移动方向及排除零点残余电压的目的,实际测量时,常常采纳差动整流电路和相敏检波电路。

2.1.差动整流电路

这种电路是把差动变压器的两个次级输出电压别离整流,然后将整流的电压或电流的差值作为输出,图6.1给出了几种典型电路形式。

图中（a）、（c）适用于交流负载阻抗,（b）、（d）适用于低负载阻抗,电阻R0用于调整零点残余电压。

下面结合图（c）,分析差动整流工作原理。

从图（c）电路结构可知,不论两个次级线圈的输出瞬时电压极性如何,流经电容C1的电流方向老是从2到4,流经电容C2的电流方向从6到8,故整流电路的输出电压为

U2=U24-U68（4-28）

当衔铁在零位时,因为U24=U68,因此U2=0;当衔铁在零位以上时,因为U24>U68,则U2>0;而当衔铁在零位以下时,那么有U24则U2<0。

差动整流电路具有结构简单,不需要考虑相位调整和零点残余电压的阻碍,散布电容阻碍小和便于远距离传输等优势,因此取得普遍应用。

相敏检波电路

电路如图（c）所示。

VD1、VD2、VD3、VD4为四个性能相同的二极管,以同一方向串联成一个闭合回路,形成环形电桥。

输入信号u2（差动变压器式传感器输出的调幅波电压）通过变压器T1加到环形电桥的一个对角线。

参考信号u0通过变压器T2加入环形电桥的另一个对角线。

输出信号uL从变压器Ｔ1与Ｔ2的中心抽头引出。

平稳电阻R起限流作用,幸免二极管导通时变压器T2的次级电流过大。

RL为负载电阻。

u0的幅值要远大于输入信号u2的幅值,以便有效操纵四个二极管的导通状态,且u0和差动变压器式传感器激磁电压u1由同一振荡器供电，保证二者同频、同相（或反相）。

由图（a）、（c）、（d）可知,当位移Δx>0时,u2与u0同频同相,当位移Δx<0时,u2与u0同频反相；Δx>0时,u2与u0为同频同相,当u2与u0均为正半周时,见图4-15（a）,环形电桥中二极管VD1、ＶD4截止,VD2、VD3导通,那么可得图4-15（b）的等效电路。

其特点是工作温度范围较宽,为了减小横向力或偏心力的阻碍，传感器的高径比应较小。

（差动变压器式测力传感器的工作原理）

3、典型差动变压器式传感器型号

七、谐振式压力传感器

谐振式压力传感器分为两类：

振筒式谐振压力传感器和振膜式谐振压力传感器。

1、振筒式谐振压力传感器

振筒式压力传感器的感压元件是一个薄壁金属圆筒，圆柱筒本身具有必然的固有频率，当筒壁受压张紧后，其刚度发生转变，固有频率相应改变。

传感器由振筒组件和激振电路组成，如图3-14所示。

振筒用低温度系数的恒弹性材料制成，一端封锁为自由端，开口端固定在基座上，压力由内侧引入。

绝缘支架上固定着激振线圈和检测线圈，二者空间位置相互垂直，以减小电磁耦合。

激振线圈使振筒按固有的频率振动，受压前后的频率转变可由检测线圈检出。

此种仪表体积小，输出频率信号，重复性好，耐振；精准度高，其精准度为％和％；适用于气体测量。

2、振膜式谐振压力传感器

振膜式压力传感器结构如图（a）所示。

振膜为一个平膜片，且与环形壳体做成整体结构，它和基座组成密封的压力测量室，被测压力p通过导压管进入压力测量室内。

参考压力室能够通大气用于测量表压，也能够抽成真空测量绝压。

装于基座顶部的电磁线圈作为激振源给膜片提供激振力，当激振频率与膜片固有频率一致时，膜片产生谐振。

没有压力时，膜片是平的，其谐振频率