氣壓傳感器概況

氣壓傳感器主要用來測(cè)量氣體的壓強(qiáng)大小，其中一個(gè)大氣壓量程的氣壓傳感器通常用來測(cè)量天氣的變化和利用氣壓和海拔高度的對(duì)應(yīng)關(guān)系用于海拔高度的測(cè)量。

雖然GPS接收機(jī)上很少見到氣壓傳感器的身影，但其實(shí)高精度氣壓傳感器GPS接收機(jī)上可以有很廣泛的應(yīng)用。

氣壓傳感器除了模擬輸出的產(chǎn)品外，數(shù)字輸出產(chǎn)品在市場(chǎng)上也占有了很大市場(chǎng)。一般數(shù)字輸出的產(chǎn)品多為貼片式、微小型、模塊化產(chǎn)品（例如BA5803、BP5607、BT5611等）。數(shù)字輸出的產(chǎn)品在使用中無需在進(jìn)行放大電路、溫補(bǔ)電路、標(biāo)定零點(diǎn)等處理，使用起來更為方便。2100433B

量 程： -0.1～0～1～150(MPa) 量程可選

綜合精度： 0.1%FS、0.25%FS、0.5%FS

輸出信號(hào)： 4～20mA(二線制)、0～5V、1～5V、0～10V(三線制) 、RS485(數(shù)字信號(hào))

供電電壓： 24VDC(9～36VDC)

介質(zhì)溫度： -20～85℃(常溫型) -20～200℃(中溫型) -20～600℃(高溫型)

環(huán)境溫度： 常溫(-20～85℃)

零點(diǎn)溫漂移： ≤±0.05%FS℃

量程溫度漂移： ≤±0.05%FS℃

補(bǔ)償溫度： 0~70℃

安全過載： 150%FS

極限過載： 200%FS

響應(yīng)時(shí)間： 5 mS(上升到90%FS)

負(fù)載電阻： 電流輸出型：最大800Ω；電壓輸出型：大于5KΩ

絕緣電阻： 大于2000MΩ (100VDC)

密封等級(jí)： IP65

長(zhǎng)期穩(wěn)定性能： 0.1%FS/年

振動(dòng)影響： 在機(jī)械振動(dòng)頻率20Hz～1000Hz內(nèi)，輸出變化小于0.1%FS

電氣接口(信號(hào)接口)： 赫斯曼接頭 四芯屏蔽線

機(jī)械連接(螺紋接口)： M20×1.5等，其它螺紋可依據(jù)客戶要求設(shè)計(jì)

手機(jī)GPS測(cè)海拔高度

氣壓傳感器首次在智能手機(jī)上使用是在Galaxy Nexus上，而之后推出的一些Android旗艦手機(jī)里也包含了這一傳感器，像Galaxy SIII、Galaxy Note2也都有。

對(duì)于喜歡登山的人來說，都會(huì)非常關(guān)心自己所處的高度。海拔高度的測(cè)量方法，一般常用的有2種方式，一是通過GPS全球定位系統(tǒng)，二是通過測(cè)出大氣壓，然后根據(jù)氣壓值計(jì)算出海拔高度。

由于受到技術(shù)和其它方面原因的限制，GPS計(jì)算海拔高度一般誤差都會(huì)有十米左右，而如果在樹林里或者是在懸崖下面時(shí)，有時(shí)候甚至接收不到GPS衛(wèi)星信號(hào)。

而氣壓的方式可選擇的范圍會(huì)廣些，而且可以把成本可以控制在比較低的水平。另外像Galaxy Nexus等手機(jī)的氣壓傳感器還包括溫度傳感器，它可以捕捉到溫度來對(duì)結(jié)果進(jìn)行修正，以增加測(cè)量結(jié)果的精度。

所以在手機(jī)原有GPS的基礎(chǔ)上再增加氣壓傳感器的功能，可以讓的三維定位更加精準(zhǔn)。

在智能手機(jī)中的應(yīng)用

我們用的智能機(jī)都使用了氣壓傳感器，很多用戶不知道氣壓傳感器是什么東西，認(rèn)識(shí)比較陌生，對(duì)于氣壓傳感器有什么樣的用途，下面是傳感器交易網(wǎng)為您整理的。

對(duì)于愛登高的人來說如何知道自己所處的海拔呢"_blank" href="/item/GPS全球定位系統(tǒng)/5864639" data-lemmaid="5864639">GPS全球定位系統(tǒng)來計(jì)算表海拔，但是由于存在十米左右的較大誤差，以及GPS衛(wèi)星信號(hào)接收不能夠保障等問題。因此這種方法會(huì)帶給人們很多不便，那么不妨試試你手機(jī)中的壓力傳感器吧。

你可以通過壓力傳感器里測(cè)量大氣壓，進(jìn)而根據(jù)氣壓值計(jì)算出海拔高度，同時(shí)還能夠根據(jù)溫度傳感器數(shù)據(jù)來結(jié)果進(jìn)行修正，以得到更精確的數(shù)據(jù)，同時(shí)成本會(huì)更低。

如果說用壓力傳感器來計(jì)算海拔算是一項(xiàng)不錯(cuò)的應(yīng)用，那么利用壓力傳感器來輔助導(dǎo)航，你是不是會(huì)覺得驚訝呢"para" label-module="para">

同時(shí)當(dāng)用戶處于樓宇內(nèi)時(shí)，內(nèi)置感應(yīng)器可能會(huì)無法接收到GPS信號(hào)，從而不能夠識(shí)別地理位置。配合氣壓傳感器、加速計(jì)、陀螺儀等就能夠?qū)崿F(xiàn)精確定位。這樣當(dāng)你在商場(chǎng)購(gòu)物時(shí)，你能夠更好找到目標(biāo)商品。

數(shù)字氣壓傳感器

高精度氣壓傳感器一般是利用MEMS技術(shù)在單晶硅片上加工出真空腔體和惠斯登電橋，惠斯登電橋橋臂兩端的輸出電壓與施加的壓力成正比，經(jīng)過溫度補(bǔ)償和校準(zhǔn)后具有體積小，精度高，響應(yīng)速度快，不受溫度變化影響的特點(diǎn)。輸出方式一般為模擬電壓輸出和數(shù)字信號(hào)輸出兩種，其中數(shù)字信號(hào)輸出方式由于和單片機(jī)連接方便，是市場(chǎng)上的主流。

國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB7665-87對(duì)傳感器下的定義是：“能感受規(guī)定的被測(cè)量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用信號(hào)的器件或裝置，通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成”。氣壓傳感器是由一種檢測(cè)裝置，能感受到被測(cè)量的信息，并能將檢測(cè)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。它是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化檢測(cè)和控制的首要環(huán)節(jié)。

空氣壓縮機(jī)的氣壓傳感器主要的傳感元件是一個(gè)對(duì)氣壓的強(qiáng)弱敏感的薄膜和一個(gè)頂針開控制，電路方面它連接了一個(gè)柔性電阻器。當(dāng)被測(cè)氣體的壓力降低或升高時(shí)，這個(gè)薄膜變形帶動(dòng)頂針，同時(shí)該電阻器的阻值將會(huì)改變。電阻器的阻值發(fā)生變化。從傳感元件取得0-5V的信號(hào)電壓，經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換由數(shù)據(jù)采集器接受，然后數(shù)據(jù)采集器以適當(dāng)?shù)男问桨呀Y(jié)果傳送給計(jì)算機(jī)。

很多空氣的氣壓傳感器的主要部件為變?nèi)菔焦枘ず?。?dāng)該變?nèi)莨枘ず型饨绱髿鈮毫Πl(fā)生變化時(shí)頂針動(dòng)作，單晶硅膜盒隨著發(fā)生彈性變形，從而引起硅膜盒平行板電容器電容量的變化來控制氣壓傳感器。

振筒式氣壓傳感器是一種新型的氣壓感應(yīng)元件。它由兩個(gè)同軸的一端密封的圓筒組成。一個(gè)是內(nèi)振筒，一個(gè)是外保護(hù)筒。內(nèi)振筒一般采用鎳基恒彈合金。外保護(hù)筒一般用不銹鋼制成。這兩個(gè)筒的一端固定在公共基座上，另一端為自由端。線圈架安裝在基座上，并位于圓筒的中央。線圈架上有激振線圈，它用于激勵(lì)內(nèi)振筒;線圈架上另有拾振線圈，它用于檢測(cè)內(nèi)振筒的振動(dòng)頻率。內(nèi)振動(dòng)筒和外保護(hù)筒之間的空間被抽空作為絕對(duì)壓力的標(biāo)準(zhǔn)。內(nèi)振動(dòng)筒和線圈架之間的空間與被測(cè)氣體相通。

對(duì)于大多數(shù)振筒的幾何尺寸來說，軸向半波數(shù)m=1，周向波數(shù)n=3或4的模式具有最低的固有頻率和最大振幅，并且容易激振。對(duì)稱模式最穩(wěn)定，對(duì)測(cè)量有利。所以m=I，n二4的振動(dòng)模式，多用來作為氣壓傳感器的工作模式。由于波型的對(duì)稱性，使得傳感器經(jīng)得起大加速度位移而不致于損失任何磁性性能。

拾振線圈在線圈架中安裝成與激振線圈相垂直，這樣可避免兩個(gè)線圈的互相規(guī)合。這種空間位置和相位關(guān)系有助于振筒以四瓣對(duì)稱波型起振，波節(jié)的對(duì)稱性也對(duì)濾掉外來的干擾有益。

激振線圈、拾振線圈和機(jī)械共振的內(nèi)振筒由通過導(dǎo)線的電流和由磁力線所產(chǎn)生的力相互聯(lián)系著，構(gòu)成為閉環(huán)控制電路。

空氣引入線圈架和振筒之間的空腔，筒壁由作用在筒內(nèi)表面的壓力所張緊，這個(gè)張力使筒的固有頻率隨壓力的增加而增加。當(dāng)機(jī)械頻率增加時(shí)，拾振線圈直接檢測(cè)出頻率增量，并立即將這個(gè)信息轉(zhuǎn)送到放大器和限幅器。該新的頻率和新的極限電壓又反饋到激振線圈，產(chǎn)生一個(gè)增強(qiáng)了的、并以適當(dāng)頻率脈動(dòng)的力。

傳感器在零壓力點(diǎn)有一個(gè)固有頻率的選擇原則是:對(duì)于氣壓傳感器而言，要盡可能使頻率高些，這樣可以使方程的二次項(xiàng)占的比例明顯減小，有利于線性化。

振筒式氣壓傳感器工作在不同的環(huán)境溫度條件下，隨著環(huán)境溫度的變化，其測(cè)量誤差也會(huì)不同。為了提高測(cè)量精度，必須對(duì)振動(dòng)筒式壓力傳感器的溫度誤差進(jìn)行修正。在壓力傳感器的底座內(nèi)安置了一個(gè)二極管，利用二極管的正向電壓隨溫度變化的特性來檢測(cè)傳感器的工作溫度。雖然不同的振動(dòng)筒式壓力傳感器的溫度特性存在差異，但就某一具體傳感器而言， 其溫度特性是確定的。在飛機(jī)上專用的計(jì)算機(jī)中，存儲(chǔ)了振動(dòng)筒式壓力傳感器的溫度特性數(shù)據(jù)，根據(jù)環(huán)境溫度的大小，可有效地對(duì)溫度誤差進(jìn)行修正，以達(dá)到提高測(cè)量精度的目的。溫度測(cè)量電路的輸出電壓經(jīng)過A/D 轉(zhuǎn)換。變成數(shù)字量后， 由單片機(jī)結(jié)合溫度特性數(shù)據(jù)對(duì)傳感器輸出的頻率量實(shí)施修正，從而消除溫度誤差。

振筒式氣壓傳感器分辨率

為了提高分辨率，一般的變換方法是打開一個(gè)邏輯門，讓一個(gè)精密的高頻時(shí)鐘脈沖通過，并用計(jì)數(shù)器按二進(jìn)制來積累通過門的時(shí)鐘脈沖。時(shí)鐘門最初是在傳感器一個(gè)輸出矩形波的起點(diǎn)被打開，而在傳感器后一個(gè)輸出矩形波的起點(diǎn)被關(guān)閉。固定頻率的時(shí)鐘脈沖數(shù)隨后在傳感器一個(gè)輸出周波的時(shí)間內(nèi)被積累在計(jì)數(shù)器內(nèi)。若用2⁸=64個(gè)傳感器的周波數(shù)來控制，而時(shí)鐘為15兆赫時(shí)，分辨率將為1/213312或土0.0005%。

振筒式氣壓傳感器阻尼

振筒式氣壓傳感器，由于沒有支承點(diǎn)的摩擦，因此具有低的阻尼，諧振響應(yīng)曲線很“陡”。由于低阻尼，它的品質(zhì)因數(shù)Q值在5000以上。

振筒式氣壓傳感器重復(fù)性和遲滯

振筒式氣壓傳感器重復(fù)性好和遲滯低。其所以遲滯低主要是因?yàn)樗鼪]有支承點(diǎn)的摩擦和元件本身的永久變形。而且內(nèi)振筒焊接在外保護(hù)筒的較重的環(huán)形基座上，該組件又夾緊在傳感器基座上，因而不存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)。而振筒所受的應(yīng)力只要在材料的彈性極限以內(nèi)，元件就不會(huì)有永久性變形。兩項(xiàng)的全部影響不大于傳感器所測(cè)壓力“滿刻度”的±0.0001%。

振筒式氣壓傳感器長(zhǎng)期穩(wěn)定性

振筒式氣壓傳感器的長(zhǎng)期穩(wěn)定性好。一年的長(zhǎng)期穩(wěn)定性，2σ(σ為均方誤差)為“滿刻度”的±0.006%。影響它的長(zhǎng)期穩(wěn)定性的因素是：內(nèi)外筒之間的標(biāo)準(zhǔn)真空(標(biāo)準(zhǔn)真空度為10-6毫米汞高)的電子束焊處的多孔性，其次是材料的多孔性。

振筒式氣壓傳感器溫度影響

溫度既影響振筒的彈性常數(shù)，又影響與振筒相接觸的氣體密度。前者的溫度系數(shù)在百萬分之幾以內(nèi)，可以認(rèn)為是零。

一種較好的溫度補(bǔ)償方法是用一個(gè)加熱線圈放人線圈架和用一個(gè)簡(jiǎn)單的比例閉環(huán)控制系統(tǒng)去控制內(nèi)部結(jié)構(gòu)和氣體的溫度。經(jīng)溫度補(bǔ)償后，若恒溫點(diǎn)在71⁰C，則在“滿刻度”點(diǎn)上的誤差為士0.001%。