．待测量压力类型：在订购压力传感器/压力变送器前用户须清楚待测量压力类型，压力传感器/压力变送器一般情况下可分为：表压传感器、绝对压力传感器、差压传感器。表压传感器是指以当地大气压作为标准零点的压力传感器。绝压传感器是以真空度作为标准零点的压力传感器/压力变送器，而差压传感器是测量压力差值的压差传感器。我们通常看到的有两个压腔的压力传感器为差压传感器。

2．所需传感器精度等级：这一项决定所订购传感器的测量精度，为传感器的重要指标之一：以满足用户基本要求为最佳。当然传感器的测量精度越高越好，可是精度和价格也是成正比的。

3．量程：这一指标是指压力传感器最大测量压力（压强），当用户在对传感器所测压力有所了解后压力传感器的量程应该适当选大。通常高于被测量最大压力的1/3。以免有没有预计到的过载现象，损坏了传感器。例如，在待测压力为100KPa的情况下，用户可选用量程为150KPa的压力传感器。

4． 输出信号：压力传感器根据用途有不同的输出信号。通常标准输出的压力传感器有mV级输出信号和调理后（压力变送器）的标准输出信号。4-20mA和0-5V输出信号较为常见。通常称为电压输出信号和电流输出信号。电压输出信号和电流输出信号用户可根据自己的实际要求选用。

电流输出信号抗干扰能力强，适合远传。电压输出信号适合于频响要求较高和计算机采集要求。

5．工作环境要求：传感器在使用过程中，所处的工况各种各样。比如是不是在很潮湿的环境，有的传感器还长期工作在风吹雨淋的野外环境，还有传感器的工作环境周围有强干扰，这些都需要用户和生产厂家进行勾通，订购时注明。

6．  测量介质温度：测量的介质温度对传感器的温度系数要求影响很大。选用不当则严重影响压力传感器的测量精度和使用寿命。以扩散硅型压力传感器为例，通常情况下压力传感器的补偿温度范围在-10℃-60℃，在这个温度范围传感器能够保证测量精度，当介质温度介于60-80℃ -10–40℃之间时，传感器只能保证不损坏，则无法保证测量精度。介质温度高于80℃时，用户需和生产单位勾通，作特殊处理，或者订购耐高温型压力传感器。

7    测量介质是否具有腐蚀性：用户在订购传感器时必须对测量的介质特性有所了解。当被测量介质具有腐蚀性时须和生产单位及时勾通注明。否则会严重影响传感器的使用寿命。给双方都带来麻烦和损失。

8． 压力接口尺寸：压力传感器/压力变送器的压力接口尺寸由用户根据设备配置为生产方提供。常用压力接口为M20X1.5和M12X1，或者根据用户自已要求订作。

9．  测量介质的特性：这一点往往为很多用户和生产企业所忽视。在对一些具有特性的介质进行测量的传感器必须区别对待。例如：测量介质为煤油。煤油为强渗透性物质。在压力传感器/压力变送器的设计封装上必须有相应的措施。否则会影响传感器的使用寿命。

1 、应变片压力传感器原理与应用
    力学传感器的种类繁多，如电阻应变片压力传感器、半导体应变片压力传感器、压阻式

压力传感器、电感式压力传感器、电容式压力传感器、谐振式压力传感器及电容式加速度传

感器等。但应用最为广泛的是压阻式压力传感器，它具有极低的价格和较高的精度以及较好

的线性特性。下面我们主要介绍这类传感器。
    在了解压阻式力传感器时，我们首先认识一下电阻应变片这种元件。电阻应变片是一种

将被测件上的应变变化转换成为一种电信号的敏感器件。它是压阻式应变传感器的主要组成

部分之一。电阻应变片应用最多的是金属电阻应变片和半导体应变片两种。金属电阻应变片

又有丝状应变片和金属箔状应变片两种。通常是将应变片通过特殊的粘和剂紧密的粘合在产

生力学应变基体上，当基体受力发生应力变化时，电阻应变片也一起产生形变，使应变片的

阻值发生改变，从而使加在电阻上的电压发生变化。这种应变片在受力时产生的阻值变化通

常较小，一般这种应变片都组成应变电桥，并通过后续的仪表放大器进行放大，再传输给处

理电路（通常是A/D 转换和CPU ）显示或执行机构。
电阻应变片的工作原理
    金属电阻应变片的工作原理是吸附在基体材料上应变电阻随机械形变而产生阻值变化的

现象，俗称为电阻应变效应。金属导体的电阻值可用下式表示：
    式中：ρ——金属导体的电阻率（Ω。cm2/m ）
    S ——导体的截面积（cm2 ）
    L ——导体的长度（m ）
    我们以金属丝应变电阻为例，当金属丝受外力作用时，其长度和截面积都会发生变化，

从上式中可很容易看出，其电阻值即会发生改变，假如金属丝受外力作用而伸长时，其长度

增加，而截面积减少，电阻值便会增大。当金属丝受外力作用而压缩时，长度减小而截面增

加，电阻值则会减小。只要测出加在电阻的变化（通常是测量电阻两端的电压），即可获得

应变金属丝的应变情
    2 、陶瓷压力传感器原理及应用
    抗腐蚀的陶瓷压力传感器没有液体的传递，压力直接作用在陶瓷膜片的前表面，使膜片

产生微小的形变，厚膜电阻印刷在陶瓷膜片的背面，连接成一个惠斯通电桥（闭桥），由于

压敏电阻的压阻效应，使电桥产生一个与压力成正比的高度线性、与激励电压也成正比的电

压信号，标准的信号根据压力量程的不同标定为2.0 / 3.0 / 3.3 mV/V等，可以和应变式传

感器相兼容。通过激光标定，传感器具有很高的温度稳定性和时间稳定性，传感器自带温度

补偿0 ～70℃，并可以和绝大多数介质直接接触。
    陶瓷是一种公认的高弹性、抗腐蚀、抗磨损、抗冲击和振动的材料。陶瓷的热稳定特性

及它的厚膜电阻可以使它的工作温度范围高达-40 ～135 ℃，而且具有测量的高精度、高稳

定性。电气绝缘程度>2kV，输出信号强，长期稳定性好。高特性，低价格的陶瓷传感器将是

压力传感器的发展方向，在欧美国家有全面替代其它类型传感器的趋势，在中国也越来越多

的用户使用陶瓷传感器替代扩散硅压力传感器。
    3 、扩散硅压力传感器原理及应用
    工作原理被测介质的压力直接作用于传感器的膜片上（不锈钢或陶瓷），使膜片产生与

介质压力成正比的微位移，使传感器的电阻值发生变化，和用电子线路检测这一变化，并转

换输出一个对应于这一压力的标准测量信号。
 4 、蓝宝石压力传感器原理与应用
    利用应变电阻式工作原理，采用硅- 蓝宝石作为半导体敏感元件，具有无与伦比的计量

特性。
    蓝宝石系由单晶体绝缘体元素组成，不会发生滞后、疲劳和蠕变现象；蓝宝石比硅要坚

固，硬度更高，不怕形变；蓝宝石有着非常好的弹性和绝缘特性（1000 OC 以内），因此，

利用硅- 蓝宝石制造的半导体敏感元件，对温度变化不敏感，即使在高温条件下，也有着很

好的工作特性；蓝宝石的抗辐射特性极强；另外，硅- 蓝宝石半导体敏感元件，无p-n 漂移，

因此，从根本上简化了制造工艺，提高了重复性，确保了高成品率。
    用硅- 蓝宝石半导体敏感元件制造的压力传感器和变送器，可在最恶劣的工作条件下正

常工作，并且可靠性高、精度好、温度误差极小、性价比高。
    表压压力传感器和变送器由双膜片构成：钛合金测量膜片和钛合金接收膜片。印刷有异

质外延性应变灵敏电桥电路的蓝宝石薄片，被焊接在钛合金测量膜片上。被测压力传送到接

收膜片上（接收膜片与测量膜片之间用拉杆坚固的连接在一起）。在压力的作用下，钛合金

接收膜片产生形变，该形变被硅- 蓝宝石敏感元件感知后，其电桥输出会发生变化，变化的

幅度与被测压力成正比。
    传感器的电路能够保证应变电桥电路的供电，并将应变电桥的失衡信号转换为统一的电

信号输出（0-5 ，4-20mA或0-5V）。在绝压压力传感器和变送器中，蓝宝石薄片，与陶瓷基

极玻璃焊料连接在一起，起到了弹性元件的作用，将被测压力转换为应变片形变，从而达到

压力测量的目的。
    5 、压电压力传感器原理与应用
    压电传感器中主要使用的压电材料包括有石英、酒石酸钾钠和磷酸二氢胺。其中石英

（二氧化硅）是一种天然晶体，压电效应就是在这种晶体中发现的，在一定的温度范围之内，

压电性质一直存在，但温度超过这个范围之后，压电性质完全消失（这个高温就是所谓的

“居里点”）。由于随着应力的变化电场变化微小（也就说压电系数比较低），所以石英逐

渐被其他的压电晶体所替代。而酒石酸钾钠具有很大的压电灵敏度和压电系数，但是它只能

在室温和湿度比较低的环境下才能够应用。磷酸二氢胺属于人造晶体，能够承受高温和相当

高的湿度，所以已经得到了广泛的应用。
    现在压电效应也应用在多晶体上，比如现在的压电陶瓷，包括钛酸钡压电陶瓷、PZT 、

铌酸盐系压电陶瓷、铌镁酸铅压电陶瓷等等。
    压电效应是压电传感器的主要工作原理，压电传感器不能用于静态测量，因为经过外力

作用后的电荷，只有在回路具有无限大的输入阻抗时才得到保存。实际的情况不是这样的，

所以这决定了压电传感器只能够测量动态的应力。
    压电传感器主要应用在加速度、压力和力等的测量中。压电式加速度传感器是一种常用

的加速度计。它具有结构简单、体积小、重量轻、使用寿命长等优异的特点。压电式加速度

传感器在飞机、汽车、船舶、桥梁和建筑的振动和冲击测量中已经得到了广泛的应用，特别

是航空和宇航领域中更有它的特殊地位。压电式传感器也可以用来测量发动机内部燃烧压力

的测量与真空度的测量。也可以用于军事工业，例如用它来测量枪炮子弹在膛中击发的一瞬

间的膛压的变化和炮口的冲击波压力。它既可以用来测量大的压力，也可以用来测量微小的

压力。
    压电式传感器也广泛应用在生物医学测量中，比如说心室导管式微音器就是由压电传感

器制成的，因为测量动态压力是如此普遍，所以压电传感器的应用就非常广泛.

	

元旦节快乐Happy New Year's Day弹性式压力表、弹簧管压力表、压阻式压力传感器的原理、选型、安装 弹性式压力表
齐亚斯弹性式压力表是以弹性元件受压后所产生的弹性变形作为测量基础的。它结构简单，价格低廉，现场使用和维修都很方便，又有较宽的压力测量范围，因此在工程中获得了非常广泛的应用。 
        1.  弹性元件
       采用不同材料、不同形状的弹性元件作为感压元件，可以适用于不同场合、不同范围的压力测量。目前广泛使用的弹性元件有弹簧管、波纹管和膜片等。图15-29给出了一些常用弹性元件的示意图。其中波纹膜片和波纹管多用于微压和低压测量； 单圈和多圈弹簧管可用于高、中、低压和真空度的测量。
图15-30为利用弹性形变测压原理图。活塞缸的活塞底部加有柱状螺旋弹簧，弹簧一端固定，当通入被测压力p时，弹簧被压缩并产生一弹性力与被测压力平衡，在弹性形变的限度内， 弹簧被压缩后产生的弹性位移量Δx与被测压力p的关系符合胡克定律，表示为
式中: c——弹簧的刚度系数； 
         A——活塞的有效面积。
图15-30  弹性元件测压原理图
当c、A为定值时，测量压力就变为测量弹性元件的位移量Δx。 
        金属弹性元件都具有不完全弹性，即在所加作用力去除后， 弹性元件会表现残余变形、弹性后效和弹性滞后等现象，这将会造成测量误差。弹性元件特性与选用的材料和负载的最大值有关。若要减小这方面的误差，则应注意选用合适的材料，加工成形后进行适当的热处理等。
2.  弹簧管压力表
        弹簧管压力表在弹性式压力表中更是历史悠久，应用广泛。 弹簧管压力表中压力敏感元件是弹簧管。弹簧管的横截面呈非圆形(椭圆形或扁形)，弯成圆弧形的空心管子，如图15-31所示。 管子的一端为封闭，作为位移输出端，另一端为开口，为被测压力输入端。当开口端通入被测压力后，非圆横截面在压力p作用下将趋向圆形，并使弹簧管有伸直的趋势而产生力矩，其结果使弹簧管的自由端由B移至B′而产生位移，弹簧管的中心角减小Δθ，如图15-31中虚线所示。中心角的相对变化量Δθ/θ与被测压力p有如下的函数关系：
图15-31  单圈弹簧管结构
由前面可知，如果a=b，则Δθ=0，这说明具有均匀壁厚的圆形弹簧管不能用作测压敏感元件。对于单圈弹簧管，中心角变化量Δθ比较小，要提高Δθ，可采用多圈弹簧管。 
        弹簧管压力表结构如图15-32所示。被测压力由接头9通入， 迫使弹簧管1的自由端产生位移，通过拉杆2使扇形齿轮3作逆时针偏转，于是指针5通过同轴的中心齿轮4的带动而作顺时针偏转，在面板6的刻度标尺上显示出被测压力的数值。游丝7是用来克服扇形齿轮和中心齿轮所产生的仪表变差。改变调节螺钉8的位置(即改变机械传动的放大倍数)，可以实现压力表量程的调整。
图15-32 弹簧管压力表
3.  压阻式压力传感器
        压阻式压力传感器的压力敏感元件是压阻元件，它是基于压阻效应工作的。所谓压阻元件实际上就是指在半导体材料的基片上用集成电路工艺制成的扩散电阻， 当它受外力作用时，其阻值由于电阻率的变化而改变。扩散电阻正常工作时需依附于弹性元件，常用的是单晶硅膜片。 
        图15-33是压阻式压力传感器的结构示意图。压阻芯片采用周边固定的硅杯结构，封装在外壳内。在一块圆形的单晶硅膜片上，布置四个扩散电阻，两片位于受压应力区，另外两片位于受拉应力区，它们组成一个全桥测量电路。 硅膜片用一个圆形硅杯固定，两边有两个压力腔，一个和被测压力相连接的高压腔， 另一个是低压腔，接参考压力，通常和大气相通。当存在压差时，膜片产生变形，使两对电阻的阻值发生变化，电桥失去平衡，其输出电压反映膜片两边承受的压差大小。
图15-33 压阻式压力传感器的结构示意图
(a) 内部结构； (b) 硅膜片示意图
压阻式压力传感器的主要优点是体积小，结构比较简单，动态响应也好，灵敏度高，能测出十几帕斯卡的微压，它是一种比较理想，目前发展较为迅速和应用较为广泛的一种压力传感器。
        这种传感器测量准确度受到非线性和温度的影响， 从而影响压阻系数的大小。现在出现的智能压阻压力传感器利用微处理器对非线性和温度进行补偿，它利用大规模集成电路技术，将传感器与微处理器集成在同一块硅片上，兼有信号检测、处理、记忆等功能，从而大大提高了传感器的稳定性和测量准确度。
4.  压力传感器的选用与安装
      (1) 压力传感器的选用 在工业生产中，对压力传感器进行选型，确定检测点与安装等是非常重要的，传感器选用的基本原则是依据实际工艺生产过程对压力测量所要求的工艺指标、 测压范围、允许误差、介质特性及生产安全等因素，要经济合理，使用方便。 
        对弹性式压力传感器要保证弹性元件在弹性变形的安全范围内可靠的工作，在选择传感器量程时必须留有足够的余地。 一般在被测压力较稳定的情况下，最大压力值应不超过满量程的3/4；在被测压力波动较大的情况下，最大压力值应不超过满量程的2/3。为了保证测量精度，被测压力最小值应不低于全量程的1/3。
如要测量高压蒸气的压力，已知蒸气压力为(2～4)×105 Pa，生产中允许最大测量误差为104 Pa，且要求就地显示。如何选择压力表呢？ 根据已知条件及弹性式压力传感器的性质决定选Y-100型单圈弹簧管压力表，其测量范围为(0～6)×105Pa(当压力从2×105 Pa变化到4×105 Pa时，正好处于量程的1/3～2/3)。 要求最大测量误差小于104 Pa，即要求传感器的相对误差
所以应选精度为1.5级的表。
(2) 压力传感器的安装    传感器测量结果的准确性，不仅与传感器本身的精度等级有关，而且还与传感器的安装、使用是否正确有关。 
        压力检测点应选在能准确及时地反映被测压力的真实情况处。因此，取压点不能处于流束紊乱的地方，即要选在管道的直线部分，离局部阻力较远的地方。 
         测量高温蒸气压力时，应装回形冷凝液管或冷凝器，以防止高温蒸气与测压元件直接接触。如图15-34(a)所示。
图15-34 测量高温、 腐蚀介质压力表安装示意图
(a) 测量蒸气； (b) 测量有腐蚀性介质
测量腐蚀、高粘度、有结晶等介质时，应加装充有中性介质的隔离罐， 如图15-34(b)所示。隔离罐内的隔离液应选择沸点高、 凝固点低、 化学与物理性能稳定的液体，如甘油、 乙醇等。 
   齐亚斯压力传感器安装高度应与取压点相同或相近。对于图15-35所示情况，压力表的指示值要比管道内的实际压力高，应对取压管道的液柱附加的压力误差进行修正。
图15-35 压力表位于生产设备下安装示意图
元旦节快乐- Happy New Year's Day -环保科技 齐亚斯 传感器

一、压力应变片



电阻式压力应变片比一些体重秤上使用的电压式压力应变片精度要高，但是成品的压力模块往往动辄几百元而且形态不能满足我们的各种“奇葩”应用。而这种裸片价格便宜，所以在最近一个小制作中使用了这种应变片，它的缺点也非常明显：非常脆弱，连接方式度娘也不很清楚。如果你不介意它如此脆弱需要用弹性胶小心固定，那么让我们一起来看一下正确的使用方式：

1、连接方法：全桥接——四个应变片朝向同一方向，手拉手连接起来，并且每个接头处引出一根导线，请看下面灵魂图示：



任意两个对角引出线接HX711的E+,E-，例如图中的红、蓝；另外两个对角引出线接HX711的A+、A-，例如图中的两条草绿色线。HX711还有一路B通道，可以接另一组。如果你发现应变片弯曲时产生的信号是负值或许可以调换以下A+、A-或者E+、E-。

PS：型号中的1K代表电阻为1000Ω

2、测试注意事项

      这个应变片实在是太脆弱了，测试时最好用透明胶布来进行粘贴。实际使用时应该用专用胶固定或者使用硅胶也可以，但无论如何要小心连接线和片子本身。

二、HX711

      前面已经说了E+\E-\A+\A-\B+\B-的连接方法，其他连线请自行参照HX711使用说明。

      连接好硬件之后，就可以进行相应的测试。使用HX711时我用到HX711_ADC库，阅读库范例代码时，请注意以下代码行：

HX711_ADC LoadCell(20, 21);

	//启动压力传感器
	LoadCell.begin();
	long stabilisingtime = 2000;			// 延时一定的时间可以使得精确度提高
	LoadCell.start(stabilisingtime);

	LoadCell.update();									//更新传感器值

其中，更新传感器值的代码，请在LOOP过程中不断调用。

三、另一种去抖动的方法

因为在这个小项目中使用了红外光电对射传感器来感应一个快速物体的低频率高速撞击情况，所以涉及到抖动问题，这次使用了一个库来解决：

#include <Bounce2.h>

这个库有丰富的接口供我们调用：当前状态、由高到低、有低到高……是一个功能完备使用简单的库。但需要注意的是，使用这个库时我们不负责附加外部中断而是在loop函数中处理这些问题：

Bounce debouncer = Bounce();

在setup过程中
	//软消抖
	debouncer.attach(PinSignal);
	debouncer.interval(5); // interval in ms
	pinMode(PinSignal, INPUT_PULLUP);

在void loop()中：
	debouncer.update();
	if (debouncer.rose()) {

	}
	if (debouncer.fell()) {

	}

从实际效果来看，这个库使用起来还是非常令人满意的。