分析智能壓力傳感器系統的設計

李昂陽

【摘要】智能壓力傳感器的應用也在一定程度上簡化了壓力檢測的程序，智能壓力傳感器將傳感器檢測信息的功能和微處理器的信息處理功能進行了有效的結合，具有成本低、可靠性好、實用性強等特點。本文從智能壓力傳感器的結構設計以及設計要點兩方面出發探討了智能壓力傳感器系統的設計，并對智能壓力傳感器未來的發展提出展望，以期為相關人員提供設計幫助與建議。

【關鍵詞】智能壓力傳感器系統設計

傳感器是一種檢測裝置，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。

一、結構設計

傳感元件位于整個傳感器系統之首，被監測的壓力量需要通過傳感元件轉換為電信號才能正確進行處理，因此傳感元件的好壞直接影響著傳感器系統的準確運行。通常為了更好的得到信息數據會采用固態壓阻式壓力傳感器，這種傳感器體積小、精度高、靈敏度高并且具有很高的可靠性。整個固態壓阻式壓力傳感器的核心部分是一塊硅膜片，膜片周圍由硅環進行固定，而膜片的兩邊有兩個壓力腔，一個是低壓腔，另一個是高壓腔。當膜片的兩邊因為存在的壓力差而變形時，相應的膜片上的各點就會產生應力，從而使電阻阻值發生變化，也就會使電橋失去原有的平衡，輸出相應的電壓，這個電壓也就反映了膜片上的壓力差值。同時，在進行電阻的布置時也要根據電阻的特點進行布置，從而使電橋形成全等臂差動電橋，以提高整個壓力傳感系統的靈敏度。在智能壓力傳感器的設計中，微處理器是最核心的器件，因此在選擇的時候要選擇性價比高的、功能較為強大的處理器。智能壓力傳感器的結構框圖，如圖1。

二、智能壓力傳感器設計要點

1.正確進行安裝。通常智能壓力傳感器的損壞都是由于安裝位置的不恰當引起的，如果將傳感器安裝在過小或不規則的孔中，就有可能會造成傳感器的震動膜受到沖擊而損壞，所以要選擇合適的工具加工安裝孔，防止傳感器在使用過程中的脫落。

2.注意誤差及溫度補償。雖然智能壓力傳感器已經將數據誤差縮小到很小了，通常情況下用來避免誤差時常采用半橋差動或全橋差動的電路，以進一步縮小誤差，提高輸出的靈敏度。而同時全橋差動的電路也有溫度補償的作用，可以有效減小溫度對于壓力傳感器的影響，所以得到了更廣泛的應用。

三、智能壓力傳感器的發展方向

（1）向高智能、高精度發展。隨著自動化生產技術的不斷提高，對于傳感器的要求也在不斷提高，只有研制出高靈敏度、高精確度、高運行速度的新型壓力傳感器才能確保生產的高效性。（2）向高可靠性、寬溫度范圍發展。目前大部分的傳感器工作的溫度范圍都在-20℃～70℃之間，遠遠不能夠滿足工業生產的需要，因此，要開發應用溫度范圍更廣的傳感器。而傳感器的可靠性也直接影響到電子設備的性能，所以研制高可靠性的智能壓力傳感器將是永久性的方向。（3）向微型化發展。雖然現在的智能傳感器應用的軟件已經越來越小了，但是傳感器控制儀器設備的體積卻沒有多大變化，只有將儀器的體積縮小，才能真正實現高效、廣泛利用，這就要求生產企業開發使用新材料和新的生產加工技術，以實現設備的微型化，當然目前所使用硅材料制作的傳感器體積已經很小了，但卻并不能就此放棄對更多材料應用的探索。（4）高智能化。現在的智能壓力傳感器已經將普通傳感器檢測信息的功能和微處理器的信息處理功能很好的結合在了一起，但就目前形勢看來應用并不廣泛，所以，應該進一步探討更多的生產技術，提高設備的智能系統，降低設備的生產成本，從而真正促進智能壓力傳感器的應用普及。

四、結語

智能壓力傳感器系統相比起普通壓力傳感器來說有結構簡單、體積小、性能穩定、可靠性高等諸多優點，也有很高的性價比。我國智能壓力傳感器的應用和設計并不完善，需要投入更多的精力去進行探索，只要我們敢于嘗試、敢于探索，一定能發現更加利于生產的智能壓力傳感器系統，以推動我國工業的發展。

參考文獻

[1]王泉.智能壓力傳感的研究與設計[J].電子質量，2009（2）

[2]董杰.智能壓力傳感系統的設計[J].可編程控制器與工廠自動化，2009（9）

[3]張文竹.基于數據融合技術的智能壓力傳感器研究[J].現代電子技術，2012（14）