氣壓傳感器基本定義

國家標(biāo)準(zhǔn)GB7665-87對傳感器下的定義是：“能感受規(guī)定的被測量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用信號的器件或裝置，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)律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。它是實現(xiàn)自動化檢測和控制的首要環(huán)節(jié)。

空氣壓縮機的氣壓傳感器主要的傳感元件是一個對氣壓的強弱敏感的薄膜和一個頂針開控制，電路方面它連接了一個柔性電阻器。當(dāng)被測氣體的壓力降低或升高時，這個薄膜變形帶動頂針，同時該電阻器的阻值將會改變。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)果傳送給計算機。

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)生變化時頂針動作，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。

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。輸出方式一般為模擬電壓輸出和數(shù)字信號輸出兩種，其中數(shù)字信號輸出方式由于和單片機連接方便，是市場上的主流。

手機GPS測海拔高度

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

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

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

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

所以在手機原有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)。

在智能手機中的應(yīng)用

我們用的智能機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)識比較陌生，對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)星信號接收不能夠保障等問題。因此這種方法會帶給人們很多不便，那么不妨試試你手機中的壓力傳感器吧。

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

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

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

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

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℃)

零點溫漂移： ≤±0.05%FS℃

量程溫度漂移： ≤±0.05%FS℃

補償溫度： 0~70℃

安全過載： 150%FS

極限過載： 200%FS

響應(yīng)時間： 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： IP65

長期穩(wěn)定性能： 0.1%FS/年

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

電氣接口(信號接口)： 赫斯曼接頭 四芯屏蔽線

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

氣壓傳感器除了模擬輸出的產(chǎn)品外，數(shù)字輸出產(chǎn)品在市場上也占有了很大市場。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行放大電路、溫補電路、標(biāo)定零點等處理，使用起來更為方便。2100433B

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

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

振筒式氣壓傳感器是一種新型的氣壓感應(yīng)元件。它由兩個同軸的一端密封的圓筒組成。一個是內(nèi)振筒，一個是外保護筒。內(nèi)振筒一般采用鎳基恒彈合金。外保護筒一般用不銹鋼制成。這兩個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，它用于激勵內(nèi)振筒;線圈架上另有拾振線圈，它用于檢測內(nèi)振筒的振動頻率。內(nèi)振動筒和外保護筒之間的空間被抽空作為絕對壓力的標(biāo)準(zhǔn)。內(nèi)振動筒和線圈架之間的空間與被測氣體相通。

對于大多數(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。對稱模式最穩(wěn)定，對測量有利。所以m=I，n二4的振動模式，多用來作為氣壓傳感器的工作模式。由于波型的對稱性，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稱波型起振，波節(jié)的對稱性也對濾掉外來的干擾有益。

激振線圈、拾振線圈和機械共振的內(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，這個張力使筒的固有頻率隨壓力的增加而增加。當(dāng)機械頻率增加時，拾振線圈直接檢測出頻率增量，并立即將這個信息轉(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)生一個增強了的、并以適當(dāng)頻率脈動的力。

傳感器在零壓力點有一個固有頻率的選擇原則是:對于氣壓傳感器而言，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，其測量誤差也會不同。為了提高測量精度，必須對振動筒式壓力傳感器的溫度誤差進行修正。在壓力傳感器的底座內(nèi)安置了一個二極管，利用二極管的正向電壓隨溫度變化的特性來檢測傳感器的工作溫度。雖然不同的振動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。在飛機上專用的計算機中，存儲了振動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，可有效地對溫度誤差進行修正，以達到提高測量精度的目的。溫度測量電路的輸出電壓經(jīng)過A/D 轉(zhuǎn)換。變成數(shù)字量后， 由單片機結(jié)合溫度特性數(shù)據(jù)對傳感器輸出的頻率量實施修正，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邏輯門，讓一個精密的高頻時鐘脈沖通過，并用計數(shù)器按二進制來積累通過門的時鐘脈沖。時鐘門最初是在傳感器一個輸出矩形波的起點被打開，而在傳感器后一個輸出矩形波的起點被關(guān)閉。固定頻率的時鐘脈沖數(shù)隨后在傳感器一個輸出周波的時間內(nèi)被積累在計數(shù)器內(nèi)。若用2⁸=64個傳感器的周波數(shù)來控制，而時鐘為15兆赫時，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為它沒有支承點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，因而不存在相對運動。而振筒所受的應(yīng)力只要在材料的彈性極限以內(nèi)，元件就不會有永久性變形。兩項的全部影響不大于傳感器所測壓力“滿刻度”的±0.0001%。

振筒式氣壓傳感器長期穩(wěn)定性

振筒式氣壓傳感器的長期穩(wěn)定性好。一年的長期穩(wěn)定性，2σ(σ為均方誤差)為“滿刻度”的±0.006%。影響它的長期穩(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。

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