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压力传感器压电与压阻效应-原理区别与适用场合

发布时间:2026-08-24
压力传感器压电与压阻效应-原理区别与适用场合

压力传感器压电与压阻效应是两条完全不同的技术路线,一条擅长快变、一条擅长静态。选型第一步,就是按“到底要测什么”先把原理定下来,再去对量程和介质——测脉动冲击选压电式,测油压液压这类稳定压力选压阻式,选反了后面怎么调都救不回来。

压力变送器
图:压力变送器产品实拍(易测电气)

压力传感器压电与压阻效应靠什么把压力变成信号

压力传感器能把感受到的压力按一定规律变成电信号,靠的就是各种"效应"。工业里用得最多的是压电效应和压阻效应,原理不同,适用场合也完全不同——选型第一步就是先按你测什么,定用哪种效应。

压力传感器压电效应:快变、冲击用它

压电效应说的是:某些晶体各向异性,沿某方向受机械力发生形变时,内部产生极化电荷,外力撤了又回到不带电状态。科学家就拿这个效应做了压电传感器。它的特点是响应快、刚度大,但电荷会慢慢泄漏,所以只能测动态、交变的压力,比如脉动、冲击;静态压力它测不了,电荷漏光读数就往下掉。配套要高阻抗电荷放大器、低噪声同轴电缆。

压电效应的特点与配套

项目说明
机理某些晶体各向异性,受机械力形变时内部产生极化电荷,外力撤去又回到不带电状态
优点响应快、刚度大
限制电荷会慢慢泄漏,只能测动态、交变压力(脉动、冲击);静态压力测不了
配套高阻抗电荷放大器 + 低噪声同轴电缆

压力传感器压阻效应:静态、准静态用它

压阻效应说的是:半导体(硅)材料受压后电阻会变化,把四个应变电阻接成惠斯通电桥,压力一压,桥路输出就变。它能测静态和准静态压力,调理方便、灵敏度高,工业里的油压、液压、气压大多是这种。温度会影响桥路平衡,所以要做温度补偿。

压电效应 晶体受压生电荷,响应快 →动态/脉动/冲击 不能测静态 压阻效应 硅受压电阻变,惠斯通电桥 →静态/准静态油压液压 需温度补偿

图1 压电管快变冲击,压阻管静态准静态,按测量性质选效应

压阻效应的特点与补偿

压阻效应的机理是:半导体(硅)材料受压后电阻会变化,把四个应变电阻接成惠斯通电桥,压力一压桥路输出就变。它的强项是能测静态和准静态压力,调理方便、灵敏度高——工业里的油压、液压、气压测量大多是这一种。

代价是温度会影响桥路平衡,所以要做温度补偿,工业型基本都带温补。选型上记住一句话:测冲击、脉动选压电式;测油压、液压这类稳定压力选压阻式。把测量性质先定下来,原理就定了一大半,再去对量程和介质。

两种效应怎么对号入座

拿工况直接对,比记原理快得多。下面这几类是现场最常碰到的:

工况选哪种为什么
液压、气压系统的油压气压,变化慢压阻式能测静态与准静态,调理方便、灵敏度高
内燃机缸压、水锤、爆炸冲击峰值压电式响应快、刚度大,抓得住快速变化的峰值
管道脉动压力、振动监测压电式测的是交变分量,动态特性好
液位、称重类的静态压力压阻式静态下电荷不泄漏,读数能稳得住
再补两条判据:压电式要配高阻抗电荷放大器和低噪声同轴电缆,信号线越短越好;压阻式要带温度补偿,工业型基本都标了补偿区间。这两条对不上,测量性质定得再准也白搭。

原理选反了会怎样:三个现场现象

原理选反,不是调一调就能补救的事,表现都挺典型:

现场现象可能原因怎么处理
压电式测静态压力,读数慢慢往下掉晶体产生的电荷会缓慢泄漏,静态下存不住静态测量换压阻式,压电式只用来测动态与冲击
压阻式读数随温度漂温度影响惠斯通电桥的平衡开启温度补偿,或选带温补的工业型
压电式信号线一加长,噪声就大、信号发飘电荷很弱,高阻抗回路容易漏电、受干扰用低噪声同轴电缆,尽量靠近电荷放大器,线别拖太长

我们碰到过拿压电式去测管路稳定压力的,刚开始读数还算正常,过一阵就缓慢往下掉,其实是电荷在慢慢漏、不是压力在降。换上压阻式、加上温补,数据就稳住了。所以原理这一步定错了,后面标定、滤波怎么调都是白忙。

压力传感器选型一句话

测冲击、脉动选压电式;测油压、液压这种稳定压力选压阻式。把测量性质先定下来,原理就定了一大半,再去对量程和介质。别拿压电式去测静态压力,也别指望压阻式去追高速冲击。

压力传感器常见问题

问:压阻式和压电式,按什么定用哪个原理?
答:先看测的是静态还是动态。油压、液压、气压这类稳定压力用压阻式,硅材料接成惠斯通电桥,桥路输出随压力变;脉动、冲击这类快变压力用压电式。

问:压阻式压力传感器为什么要做温度补偿?
答:硅材料受压后电阻变化,四个应变电阻接成惠斯通电桥输出信号。温度会影响桥路平衡,不补偿零点就跟着温度漂,所以工业型基本都带温补。

问:压电式压力传感器配套,要配哪些信号器件?
答:得配高阻抗电荷放大器,信号线用低噪声同轴电缆。压电效应产生的电荷很弱,只有接在输入阻抗极高的回路上才存得住,线一长信号就丢。

问:拿压阻式去追高速冲击压力,行不行?
答:不行。压阻式擅长静态和准静态,灵敏度高、调理方便;高速冲击得交给压电式,它响应快、刚度大。原理选反了,后面怎么调都救不回来。

按工况选压力传感器原理拿不准的,欢迎与易测电气工程师交流。

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