數(shù)字壓力傳感器工作原理

世紀(jì)光電儀器

數(shù)字壓力傳感器的核心是將壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字電信號(hào)輸出，其工作原理可分為“壓力感知-信號(hào)轉(zhuǎn)換-數(shù)字處理”三步：
1.壓力感知??：傳感器內(nèi)部的關(guān)鍵元件是彈性敏感元件（如硅應(yīng)變片、金屬膜片或壓阻式芯片）。當(dāng)被測(cè)介質(zhì)（氣體/液體）的壓力作用于彈性元件時(shí)，元件發(fā)生形變（如膜片彎曲、硅梁拉伸），形變量與壓力大小成正比。

2.??信號(hào)轉(zhuǎn)換??：彈性元件的形變通過(guò)敏感材料轉(zhuǎn)化為電信號(hào)。例如，壓阻式傳感器利用半導(dǎo)體材料的“壓阻效應(yīng)”——壓力導(dǎo)致硅膜片上的電阻應(yīng)變片阻值變化，通過(guò)惠斯通電橋?qū)⑿巫冝D(zhuǎn)換為微弱的電壓信號(hào)；電容式傳感器則通過(guò)壓力改變極板間距，導(dǎo)致電容值變化，再經(jīng)電路轉(zhuǎn)換為電壓。

3.數(shù)字處理??：原始模擬信號(hào)（如mV級(jí)電壓）經(jīng)放大電路增益后，由模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）轉(zhuǎn)換為數(shù)字量（如16位分辨率），最后通過(guò)內(nèi)置微處理器（MCU）進(jìn)行線性補(bǔ)償、溫度修正（補(bǔ)償環(huán)境溫度對(duì)精度的影響）、零點(diǎn)/量程校準(zhǔn)等算法處理，最終以標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字協(xié)議（如I2C、SPI、RS485）或模擬信號(hào)（4-20mA/0-10V）輸出。

優(yōu)勢(shì)在于精度高（可達(dá)±0.1%FS）、抗干擾強(qiáng)（數(shù)字信號(hào)傳輸穩(wěn)定）、可遠(yuǎn)程通信（支持智能組網(wǎng)），廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化、**設(shè)備、汽車(chē)電子等領(lǐng)域。

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