了各种各样的压力传感器,要知道哪一个最适合特定任务可能是一个挑战。在测量气压时,特别是在诸如天气或高度计的气压测量等应用中,绝对压力传感器是首选设备。但是,您可能使用的应用程序不仅限于空气或天然气。
通过测量相对于绝对真空已知压力的目标压力,可以进行绝对测量(请参见下图)。这可以与在最低温度为0°K的开尔文中测量温度进行比较。
通过使用真空作为基准来测量所有物体,所有测量将提供一个大于该基准所定义的绝对最小值的值。这是精确测量必不可少的,因为博伊尔定律指出,在恒定温度下,气体的压力与气体的体积成反比。因此,除理想真空以外的任何其他因素都会导致绝对压力传感器的测量值随温度而变化。

绝对压力传感器测量相对于气密密封室内的密封真空基准的压力
但是,要达到理想的真空度非常困难,特别是如果传感器要保持在可接受的价格范围内时。因此,绝对传感器通常必须具有大约35微巴(0.0005 PSI)的近似真空度。
然后以密封的容器为参考点,将传感技术应用于其电特性随应变变化而变化的容器表面。有很多不同的方法来解决这个问题。
一种常见的方法是压阻应变仪。这些将电阻器(其值随机械应变而变化)嵌入到诸如硅,多晶硅,金属箔之类的材料中,或作为溅射金属嵌入到薄膜上。为了最大化输出信号并减少误差,传感器通常在惠斯通电桥配置中使用四个电阻。
![]() 绝对压力传感器的惠斯通电桥结构 |
在当今高度集成的情况下,压阻传感器还包括补偿电路(例如电阻器),它们全部都在一个基板上(见右图),这并不少见。
其他传感技术在变形时也利用了组件的值变化。例如,电容器在受力时会发生电容变化。有时,感应器电感的变化可能是由局部放置的隔膜引起的,该隔膜随压力变化而运动。
压电效应也是一种常见的压力测量技术。这利用了这样的事实,即某些材料(例如石英)会根据施加的压力产生电压。
近年来,由于硅制造技术的巨大进步,一些机械元件已被加工成硅芯片,称为微机电系统或MEMS器件。
它们主要利用已经提到的电子组件的相同物理特性,但是利用一些加工到半导体材料中的运动部件。这样的设备很少提供感测元件的输出信号。相反,他们会先通过电子方式对信号进行预处理,然后再通过封装引脚将其输出。
拥有众多不同的压力传感技术,没有将传感器集成到电路中的唯一方法。在大多数情况下,您将希望将绝对压力传感器连接到微控制器。
一些传感器非常简单,它们需要大量电路来调节信号以供微控制器使用。简单地提供对惠斯通电桥电路的访问的传感器将需要进行显着放大,以提供足够大的输出,以供典型的微控制器的模数转换器(ADC)进行测量。