压力测量概述

本文有助于您了解基本的压力概念以及压力传感器的工作原理。 您可以选择各种传感器，每种传感器的工作原理、优势、注意事项和缺点各不相同。

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除了传感器特性外，必须考虑所需的硬件，以便适当地调理和采集压力测量数据。 例如，未经调理的压力传感器需要电压激励，这个功能只有在某些测量硬件才可用。 如果要进一步了解压力测量所需的测量硬件，请下载工程师精确传感器测量指南。

1. 什么是压强？
压强定义为流体对其周围每单位面积施加的力。 压强P是力F和面积A的函数：

P = F/A

压强的​​SI单位是帕斯卡(N/m2)，但其他常用的压强单位包括磅/每平方英寸(psi)、大气压(atm)、bar、英寸汞柱(in. Hg)、毫米汞柱(mm Hg)和托。

压强测量可分为静态和动态。 没有运动时的压强即为静态压强。 静态压强的例子包括气球内的压强或水盆内水压。 通常，流体的运动会改变其施加给周围的力。 例如，假设喷头关闭时软管中的水压为40磅每平方英寸（每单位面积的力）。 打开​​喷头，压强就会随水喷出来而降低。 全面的压力测量必须考虑其所处的环境。 许多因素，包括流体、流体的压缩性和外力都会影响压强。

2. 压力测量方法
压力测量还可以通过所执行的测量类型进行描述。 测量压力有三种方法：绝对压强、表压、压差。 绝对压强是指真空条件下的压强，而表压和压差指的是另一种压强，比如环境大气压或相邻容器的压强。

绝对压强

绝对压强测量方法是相对于0 Pa时真空下的静态压强。 所测量的压强等于待测压强加上大气压。 因此，绝对压强测量需要考虑大气压的影响。 这种类型的测量非常适合使用高度计测量的大气压或真空压强。 通常，通常使用字母缩写Paa（帕斯卡绝对压强）或psia（磅每平方英寸绝对）来描述绝对压强。

表压

表压是指相对于环境大气压的压强。 这意味着，基准压强和待测压强都会受到大气压的影响。 因此，表压测量排除了大气压的影响。 这些类型的测量包括轮胎压强和血压测量。 类似于绝对压强，表压通常使用字母缩写Pag（帕斯卡表压）或psig（磅每平方英寸表压）来描述。

压差

压差类似于表压；不同的是，基准压强是系统的另一个压强点，而不是环境大气压。 您可以使用这种方法来维持两个容器之间的相对压强，如压缩机油箱和相关馈电线之间的相对压强。 我们通常使用字母缩写Pad （帕斯卡压差）或PSID（磅每平方英寸压差）来描述压差。

3. 压强传感器的工作原理
不同的测量条件、范围以及传感器结构使用的材料都会导致不同的压强传感器设计。 通常可以通过检测膜片与流体线的偏转量将压强转换为某种中间形式的量，比如位移。 然后传感器将位移转换成电输出，比如电压或电流。 由于薄膜的面积已知，我们就可以计算出压强。 压强传感器内包含了一个换算器，可将压强转换为工程单位。

三种最常用的压强传感器类型是桥式传感器（基于应变计）、电容式传感器、压电式传感器。

桥式

在所有压强传感器中，惠斯登电桥（基于应变）传感器是最常见的一种，因为它们提供的解决方案能够满足不同的精度、尺寸、坚固性和成本需求。 桥式传感器可以测量高压和低压应用的绝对压强、表压或压差。 这类传感器使用应变计来检测膜片由于承受所施加的压力而发生的形变。

当压力的变化引起膜片偏转时，应变计的电阻会发生相应变化，这个变化可以使用经调理的数据采集系统进行测量。 您可以将箔式应变计直接绑到膜片上或者与膜片直接机械连接的元件上。 有时也会使用硅应变计。 硅应变计是将电阻贴在硅基衬底，然后使用传输流体将膜片的压力传送到衬底。

电容式压力传感器

可变电容压力传感器可测量金属薄膜和固定金属板之间的电容变化。 如果两块金属板由于施加的压力而导致距离发生变化，则两块金属板之间的电容也会随之发生变化。

压电式压力传感器

(编辑：mao35  来源：网络整理)