壓力傳感器是壓力檢測系統中的重要組成部分,由各種壓力敏感元件將被測壓力信號轉換成容易測量的電信號作輸出,給顯示儀表顯示壓力值,或供控制和報警使用。

　　壓力傳感器的種類繁多，如壓阻式壓力傳感器、應變式壓力傳感器、壓電式壓力傳感器、電容式壓力傳感器、壓磁式壓力傳感器、諧振式壓力傳感器及差動變壓器式壓力傳感器，光纖壓力傳感器等。

一、壓阻式壓力傳感器：

    固體受力后電阻率發生變化的現象稱為壓阻效應。壓阻式壓力傳感器是基于半導體材料(單晶硅)的壓阻效應原理制成的傳感器，就是利用集成電路工藝直接在硅平膜片上按一定晶向制成擴散壓敏電阻，當硅膜片受壓時，膜片的變形將使擴散電阻的阻值發生變化。

　　壓阻式具有極低的價格和較高的精度以及較好的線性特性。

1、壓阻式壓力傳感器基本介紹：

　　壓阻式傳感器有兩種類型：一種是利用半導體材料的體電阻做成粘貼式應變片，稱為半導體應變片，因此應變片制成的傳感器稱為半導體應變式傳感器，另一種是在半導體材料的基片上用集成電路工藝制成的擴散電阻，以此擴散電阻的傳感器稱為擴散型壓阻傳感器。

　　半導體應變式傳感器   半導體應變式傳感器的結構形式基本上與電阻應變片傳感器相同，也是由彈性敏感元件等三部分組成，所不同的是應變片的敏感柵是用半導體材料制成。半導體應變片與金屬應變片相比，zui突出的優點是它的體積小而靈敏高。它的靈敏系數比后者要大幾十倍甚至上百倍，輸出信號有時不必放大即可直接進行測量記錄。此外，半導體應變片橫向效應非常小，蠕變和滯后也小，頻率響應范圍亦很寬，從靜態應變至高頻動態應變都能測量。由于半導體集成化制造工藝的發展，用此技術與半導體應變片相結合，可以直接制成各種小型和超小型半導體應變式傳感器，使測量系統大為簡化。但是半導體應變片也存在著很大的缺點，它的電阻溫度系統要比金屬電阻變化大一個數量級，靈敏系數隨溫度變化較大它的應變—電阻特性曲線性較大，它的電阻值和靈敏系數分散性較大，不利于選配組合電橋等等。

　　擴散型壓阻式傳感器   擴散型壓阻傳感器的基片是半導體單晶硅。單晶硅是各向異性材料，取向不同時特性不一樣。因此必須根據傳感器受力變形情況來加工制作擴散硅敏感電阻膜片。

　　利用半導體壓阻效應，可設計成多種類型傳感器，其中壓力傳感器和加速度傳感器為壓阻式傳感器的基本型式。

　　硅壓阻式壓力傳感器由外殼、硅膜片（硅杯）和引線等組成。硅膜片是核心部分，其外形狀象杯故名硅杯，在硅膜上，用半導體工藝中的擴散摻雜法做成四個相等的電阻，經蒸鍍金屬電極及連線，接成惠斯登電橋再用壓焊法與外引線相連。膜片的一側是和被測系數相連接的高壓腔，另一側是低壓腔，通常和大氣相連，也有做成真空的。當膜片兩邊存在壓力差時，膜片發生變形，產生應力應變，從而使擴散電阻的電阻值發生變化，電橋失去平衡，輸出相對應的電壓，其大小就反映了膜片所受壓力差值。

2、壓阻式壓力傳感器特點

　　壓阻式壓力傳感器的特點是：靈敏度高，頻率響應高；測量范圍寬，可測低至10Pa的微壓到高至60Mpa的高壓；精度高，工作可靠，其精度可達±0.2％～0.02％；易于微小型化，目前國內生產出直徑φ1.8～2mm的壓阻式壓力傳感器。目前，應用的壓力傳感器是壓阻式壓力傳感。

3、壓阻式壓力傳感器測量方法

　　硅平膜片上的擴散電阻通常構成橋式測量電路，相對的橋臂電阻對稱布置，電阻變化時，電橋輸出電壓與膜片所受壓力成對應關系。

　　如圖4的壓力測量放大電路中，R1~R4由壓敏電阻構成的直流電橋，無力作用時，通過調節RP使直流橋輸出電壓為0。R5、R6為限流電阻。通過改變R7值可以改變放大倍數。輸出電壓信號如果要作為數字信號處理，則后續電路可接A/D轉換電路。

4、典型壓阻式壓力傳感器型號及應用

二、應變式壓力傳感器
     應變式壓力傳感器是把壓力的變化轉換成電阻值的變化來進行測量的，應變片是由金屬導體或半導體制成的電阻體，其阻值隨壓力所產生的應變而變化。

1、應變式壓力傳感器分類介紹

　　應變計中應用zui多的是粘貼式應變計(即應變片)。它的主要缺點是輸出信號小、線性范圍窄,而且動態響應較差(見電阻應變計、半導體應變計)。但由于應變片的體積小,商品化的應變片有多種規格可供選擇，而且可以靈活設計彈性敏感元件的形式以適應各種應用場合，所以用應變片制造的應變式壓力傳感器仍有廣泛的應用。按彈性敏感元件結構的不同,應變式壓力傳感器大致可分為應變管式、膜片式、應變梁式、組合式四種。
　　 ①應變管式 　又稱應變筒式。它的彈性敏感元件為一端封閉的薄壁圓筒，其另一端帶有法蘭與被測系統連接(圖1)。在筒壁上貼有2片或4片應變片，其中一半貼在實心部分作為溫度補償片,另一半作為測量應變片。當沒有壓力時 4片應變片組成平衡的全橋式電路;當壓力作用于內腔時,圓筒變形成“腰鼓形”,使電橋失去平衡,輸出與壓力成一定關系的電壓。這種傳感器還可以利用活塞將被測壓力轉換為力傳遞到應變筒上或通過垂鏈形狀的膜片傳遞被測壓力。應變管式壓力傳感器的結構簡單、制造方便、適用性強，在火箭彈、炮彈和火炮的動態壓力測量方面有廣泛應用。  

　?、谀て?　它的彈性敏感元件為周邊固定圓形金屬平膜片。膜片受壓力變形時，中心處徑向應變和切向應變均達到正的zui大值，而邊緣處徑向應變達到負的zui大值，切向應變為零。因此常把兩個應變片分別貼在正負zui大應變處，并接成相鄰橋臂的半橋電路以獲得較大靈敏度和溫度補償作用。采用圓形箔式應變計(見電阻應變計)則能zui大限度地利用膜片的應變效果（圖2）。這種傳感器的非線性較顯著。膜片式壓力傳感器的產品是將彈性敏感元件和應變片的作用集于單晶硅膜片一身，即采用集成電路工藝在單晶硅膜片上擴散制作電阻條，并采用周邊固定結構制成的固態壓力傳感器（見壓阻式傳感器）。

③應變梁式 　測量較小壓力時，可采用固定梁或等強度梁的結構。一種方法是用膜片把壓力轉換為力再通過傳力桿傳遞給應變梁。圖3中兩端固定梁的zui大應變處在梁的兩端和中點，應變片就貼在這些地方。這種結構還有其他形式，例如可采用懸梁與膜片或波紋管構成。

④組合式 　在組合式應變壓力傳感器中，彈性敏感元件可分為感受元件和彈性應變元件。感受元件把壓力轉換為力傳遞到彈性應變元件應變zui敏感的部位，而應變片則貼在彈性應變元件的zui大應變處。實際上較復雜的應變管式和應變梁式都屬于這種型式。感受元件有膜片、膜盒、波紋管、波登管等，彈性應變元件有懸臂梁、固定梁、Π形梁、 環形梁、薄壁筒等。它們之間可根據不同需要組合成多種型式。

2、應變片使用方法

通常是將應變片通過特殊的粘和劑緊密的粘合在產生力學應變基體上，當基體受力發生應力變化時，電阻應變片也一起產生形變，使應變片的阻值發生改變，從而使加在電阻上的電壓發生變化。這種應變片在受力時產生的阻值變化通常較小，一般這種應變片都組成應變電橋，并通過后續的儀表放大器進行放大，再傳輸給處理電路（通常是a/d轉換和cpu）顯示或執行機構。

常用的力測量方法是用應變片和應變儀測量構件的表面應變，根據應變和應力、力之間的關系，確定構件的受力狀態。

應變儀采用交流電橋時，輸出特性與直流電橋(直流電橋的輸出特性)類似。應變片的布置和電橋組接（簡稱布片組橋）應根據被測量和被測對象受力分布來確定。還應利用適當的布片組橋方式消除溫度變化和復合載荷作用的影響。

測量拉伸(壓縮)應變時要采用適當的布片組橋方式，以便達到溫度補償(測軸向拉(壓)時的溫度補償)、消除彎矩影響(用雙工作片消除溫度的影響)和提高測量靈敏度(用四工作片提高測量的靈敏度)的目的。

常用應力測量的布片和組橋方式: 當試件受到彎矩作用時，其上、下表面會分別產生拉應變或壓應變?？赏ㄟ^應變測量求得彎矩，布片接橋時要注意利用電橋特性，在輸出中保留彎應變的影響，消除軸向拉、壓力產生的應變成分。

3、典型應變式壓力傳感器

三、壓電式壓力傳感器

某些電介質沿著某一個方向受力而發生機械變形(壓縮或伸長)時，其內部將發生極化現象，而在其某些表面上會產生電荷。當外力去掉后，它又會重新回到不帶電的狀態，此現象稱為“壓電效應”。 壓電式傳感器的原理是基于某些晶體材料的壓電效應。

1、壓電壓力傳感器的基本介紹

常用的壓電材料有天然的壓電晶體(如石英晶體)和壓電陶瓷(如鈦酸鋇)兩大類，它們的壓電機理并不相同，壓電陶瓷是人造多晶體，壓電常數比石英晶體高，但機械性能和穩定性不如石英晶體好。它們都具有較好特性，均是較理想的壓電材料。

壓電式壓力傳感器是利用壓電材料的壓電效應將被測壓力轉換為電信號的。由壓電材料制成的壓電元件受到壓力作用時產生的電荷量與作用力之間呈線性關系：

Q=kSp

式中 Q為電荷量；k為壓電常數；S為作用面積；p為壓力。通過測量電荷量可知被測壓力大小。

圖3.1為一種壓電式壓力傳感器的結構示意圖。壓電元件夾于兩個彈性膜片之間，壓電元件的一個側面與膜片接觸并接地，另一側面通過引線將電荷量引出。被測壓力均勻作用在膜片上，使壓電元件受力而產生電荷。電荷量一般用電荷放大器或電壓放大器放大，轉換為電壓或電流輸出，輸出信號與被測壓力值相對應。 
    除在校準用的標準壓力傳感器或高精度壓力傳感器中采用石英晶體做壓電元件外，一般壓電式壓力傳感器的壓電元件材料多為壓電陶瓷，也有用高分子材料(如聚偏二氟乙稀)或復合材料的合成膜的。

更換壓電元件可以改變壓力的測量范圍；在配用電荷放大器時，可以用將多個壓電元件并聯的方式提高傳感器的靈敏度；在配用電壓放大器時，可以用將多個壓電元件串聯的方式提高傳感器的靈敏度。

2、壓電壓力傳感器的基本特點
     壓電式壓力傳感器體積小，結構簡單，工作可靠；測量范圍寬，可測100MPa以下的壓力；測量精度較高；頻率響應高，可達30kHz，是動態壓力檢測中常用的傳感器，但由于壓電元件存在電荷泄漏，故不適宜測量緩慢變化的壓力和靜態壓力

壓電傳感器不能用于靜態測量，因為經過外力作用后的電荷，只有在回路具有無限大的輸入阻抗時才得到保存。實際的情況不是這樣的，所以這決定了壓電傳感器只能夠測量動態的應力。 
     壓電傳感器主要應用在加速度、壓力和力等的測量中。壓電式加速度傳感器是一種常用的加速度計。它具有結構簡單、體積小、重量輕、使用壽命長等優異的特點。壓電式加速度傳感器在飛機、汽車、船舶、橋梁和建筑的振動和沖擊測量中已經得到了廣泛的應用，特別是航空和宇航領域中更有它的特殊地位。壓電式傳感器也可以用來測量發動機內部燃燒壓力的測量與真空度的測量。也可以用于軍事工業，例如用它來測量槍炮子彈在膛中擊發的一瞬間的膛壓的變化和炮口的沖擊波壓力。它既可以用來測量大的壓力，也可以用來測量微小的壓力。
    壓電式傳感器也廣泛應用在生物醫學測量中，比如說心室導管式微音器就是由壓電傳感器制成的，因為測量動態壓力是如此普遍，所以壓電傳感器的應用就非常廣泛。

3、壓電壓力傳感器測量電路

由于壓電式傳感器的輸出電信號很微弱，通常先把傳感器信號先輸入到高輸入阻抗的前置放大器中，經過阻抗交換以后，方可用一般的放大檢波電路再將信號輸入到指示儀表或記錄器中。(其中，測量電路的關鍵在于高阻抗輸入的前置放大器。）前置放大器的作用：一是將傳感器的高阻抗輸出變換為低阻抗輸出；二是放大傳感器輸出的微弱電信號。

 前置放大器電路有兩種形式：一是用電阻反饋的電壓放大器，其輸出電壓與輸入電壓(即傳感器的輸出)成正比；另一種是用帶電容板反饋的電荷放大器，其輸出電壓與輸入電荷成正比。由于電荷放大器電路的電纜長度變化的影響不大，幾乎可以忽略不計，故而電荷放大器應用日益廣泛。

4、典型壓電壓力傳感器型號

四、電容式壓力傳感器

電容式壓力傳感器采用變電容測量原理，將由被測壓力引起的彈性元件的位移變形轉變為電容的變化，用測量電容的方法測出電容量，便可知道被測壓力的大小。

1、電容式壓力傳感器基本介紹

根據平行板電容器的電容量表達式

C=εA/d (3-9)

式中為電容極板間介質的介電常數；A為兩平行板相對面積；d為兩平行板間距。

由上式可知，改變A、d、其中任意一個參數都可以使電容量發生變化，在實際測量中，大多采用保持其中兩個參數不變，而僅改變A或d一個參數的方法，把參數的變化轉換為電容量的變化。因此，電容量的變化與被測參數的大小成比例。

①差動變極距式電容壓力傳感器

改變電容兩平行板間距d的測量方式有較高的靈敏度，但當位移較大時非線性嚴重。采用差動電容法可以改善非線性、提高靈敏度、并可減小因ε受溫度影響引起的不穩定性。 

圖3-12是一種電容式差壓傳感器示意圖。左右對稱的不銹鋼基座內有玻璃絕緣層，其內側的凹形球面上除邊緣部分外鍍有金屬膜作為固定電極，中間被夾緊的彈性膜片作為可動測量電極，左、右固定電極和測量電極經導線引出，從而組成了兩個電容器。不銹鋼基座和玻璃絕緣層中心開有小孔，不銹鋼基座兩邊外側焊上了波紋密封隔離膜片，這樣測量電極將空間分隔成左、右兩個腔室，其中充滿硅油。當隔離膜片感受兩側壓力的作用時，通過硅油將差壓傳遞到彈性測量膜片的兩側從而使膜片產生位移。電容極板間距離的變化，將引起兩側電容器電容值的改變。

對于差動平板電容器，其電容變化與板間距離變化的關系可表示為：

C0=△d/d0 (3-10)

式中 C0為初始電容值；d0為極板間初始距離；△d為距離變化量。

此電容量的變化經過適當的變換器電路，可以轉換成反映被測差壓的標準電信號輸出。

這種傳感器結構堅實，靈敏度高，過載能力大；精度高，其度可達±0.25％～±0.05％；可以測量壓力和差壓。

②變面積式電容壓力傳感器

下圖所示為一種變面積式電容壓力傳感器。被測壓力作用在金屬膜片上，通過中心柱和支撐簧片，使可動電極隨簧片中心位移而動作。可動電極與固定電極均是金屬同心多層圓筒，斷面呈梳齒形，其電容量由兩電極交錯重疊部分的面積所決定。固定電極與外殼之間絕緣，可動電極則與外殼導通。壓力引起的極間電容變化由中心柱引至適當的變換器電路，轉換成反映被測壓力的標準電信號輸出。

金屬膜片為不銹鋼材質，膜片后設有帶波紋面的擋塊，限制膜片過大變形，以保護膜片在過載時不至于損壞。膜片中心位移不超過0.3mm，膜片背面為無硅油的封閉空間，不與被測介質接觸，可視為恒定的大氣壓，故僅適用于壓力測量，而不能測量壓差。

其特點是結構簡單，靈敏度高，動態響應快，但是由于電荷泄漏難于避免，不適宜靜態力的測量 (電容式力傳感器的結構原理)。

前面章節介紹過壓電式傳感器的原理和壓電式振動加速度傳感器，測力傳感器的結構類似。其特點是體積小，動態響應快，但是也存在電荷泄漏，不適宜靜態力的測量。使用中應防止承受橫向力和施加予緊力。

電容式壓力傳感器

在矩形的特殊彈性元件上，加工若干個貫通的圓孔，每個圓孔內固定兩個端面平行的丁字形電極，每個電極上貼有銅箔，構成由多個平行板電容器并聯組成的測量電路。在力F作用下，彈性元件變形使極板間矩發生變化，從而改變電容量，如左圖(電容式力傳感器)所示。

利用電容敏感元件將被測壓力轉換成與之成一定關系的電量輸出的壓力傳感器。它一般采用圓形金屬薄膜或鍍金屬薄膜作為電容器的一個電極，當薄膜感受壓力而變形時，薄膜與固定電極之間形成的電容量發生變化，通過測量電路即可輸出與電壓成一定關系的電信號。電容式壓力傳感器屬于極距變化型電容式傳感器，可分為單電容式壓力傳感器和差動電容式壓力傳感器。 
　　單電容式壓力傳感器 　它由圓形薄膜與固定電極構成。薄膜在壓力的作用下變形，從而改變電容器的容量，其靈敏度大致與薄膜的面積和壓力成正比而與薄膜的張力和薄膜到固定電極的距離成反比。另一種型式的固定電極取凹形球面狀，膜片為周邊固定的張緊平面，膜片可用塑料鍍金屬層的方法制成（圖1）。這種型式適于測量低壓，并有較高過載能力。還可以采用帶活塞動極膜片制成測量高壓的單電容式壓力傳感器。這種型式可減小膜片的直接受壓面積，以便采用較薄的膜片提高靈敏度。它還與各種補償和保護部以及放大電路整體封裝在一起，以便提高抗干擾能力。這種傳感器適于測量動態高壓和對飛行器進行遙測。單電容式壓力傳感器還有傳聲器式（即話筒式）和聽診器式等型式。 
     差動電容式壓力傳感器 　它的受壓膜片電極位于兩個固定電極之間,構成兩個電容器（圖2）。在壓力的作用下一個電容器的容量增大而另一個則相應減小，測量結果由差動式電路輸出。它的固定電極是在凹曲的玻璃表面上鍍金屬層而制成。過載時膜片受到凹面的保護而不致破裂。差動電容式壓力傳感器比單電容式的靈敏度高、線性度好，但加工較困難（特別是難以保證對稱性），而且不能實現對被測氣體或液體的隔離，因此不宜于工作在有腐蝕性或雜質的流體中。

五、壓磁式壓力傳感器

壓磁式壓力傳感器的原理，某些鐵磁材料受到外力作用時，引起導磁率變化現象，稱作壓磁效應。其逆效應稱作磁致伸縮效應。硅鋼受壓縮時，其導磁率沿應力方向下降，而沿應力的垂向增加；在受拉伸時，導磁率變化正好相反。如果在硅鋼疊片上開有4個對稱的通孔，孔中分別繞有互相垂直的兩個線圈，如左圖(圖壓磁元件工作原理)所示，一個線圈為勵磁繞組，另一個為測量繞組。無外力作用時，磁力線不和測量繞組交鏈，測量繞組不產生感應電勢。當受外力作用時，磁力線分布發生變化，部份磁力線和測量繞組交鏈，并在繞組中產生感應電勢，且作用力愈大，感應電勢愈大。壓磁式壓力傳感器的典型代表是壓磁式轉矩傳感器。

5.1 壓磁式轉矩傳感器原理。

鐵磁材料制成的轉軸，具有壓磁效應，在受轉矩作用后，沿拉應力+ 方向磁阻減小，沿壓應力- 方向磁阻增大。在轉軸附近相互垂直放置兩個鐵芯線圈A、B，使其開口端與被測轉軸保持1～2mm的間隙，從而由導磁的軸將磁路閉合，如下圖所示，AA沿軸向，BB垂直于軸向。在鐵芯線圈A中通以50 Hz的交流電，形成交變磁場。轉軸未受轉矩作用時，其各向磁阻相同，BB方向正好處于磁力線的等位中心線上，因而鐵芯B上的繞組不會產生感應電勢。當轉軸受轉矩作用時，其表面上出現各向異性磁阻特性，磁力線將重新分布，而不再對稱，因此在鐵芯B的線圈上產生感應電勢。轉矩愈大，感應電勢愈大，在一定范圍內， 感應電勢與轉矩成線性關系。這樣就可通過測量感應電勢e來測定軸上轉矩的大小。

壓磁式轉矩傳感器是非接觸測量，使用方便，結構簡單可靠，基本上不受溫度影響和轉軸轉速限制，而且輸出電壓很高(可達10V)。

測量力時可以直接在被測對象上布片組橋，也可以在彈性元件上布片組橋，使力通過彈性元件傳到應變片。常用的彈性元件有柱式、梁式、環式、輪輻等多種形式。

        , ①柱式彈性元件   通過柱式彈性元件表面的拉(壓)變形測力。應變片的粘貼和電橋的連接應盡可能消除偏心和彎矩的影響，一般將應變片對稱地貼在應力均勻的圓柱表面中部。柱式力傳感器可以測量0.1~3000噸的載荷，常用于大型軋鋼設備的軋制力測量。

        ②梁式彈性元件   類型有等截面梁、等強度梁和雙端固定梁等，通過梁的彎曲變形測力，結構簡單，靈敏度較高。

        ③環式彈性元件  分為圓環式和八角環式。它也是通過元件的彎曲變形測力，結構較緊湊。實際應用如切削測力儀。

        ④輪輻式彈性元件  輪幅式彈性元件受力狀態可分為拉壓、彎曲和剪切。前兩類測力彈性元件經常采用，精度和穩定性已達到一定水平，但是安裝條件變化或受力點移動，會引起難于估計的誤差。剪切受力的彈性元件具有對加載方式不敏感、抗偏載、側向穩定、外形矮等特點。

其特點是硅鋼材料受力面加大后，可以測量數千噸的力，且輸出電勢較大，甚至只需濾波整流，無需放大處理。常用于大型軋鋼機的軋制力測量。使用中應防止因側向力干擾而破壞硅鋼的疊片結構(壓磁式測力裝置的工作原理)。

六、差動變壓器式測力傳感器

把被測的非電量變化轉換為線圈互感量變化的傳感器稱為互感式傳感器。這種傳感器是根據變壓器的基本原理制成的, 并且次級繞組都用差動形式連接, 故稱差動變壓器式傳感器。

1、差動變壓器式測力傳感器基本介紹

差動變壓器結構形式較多, 有變隙式、變面積式和螺線管式等, 但其工作原理基本一樣。非電量測量中, 應用zui多的是螺線管式差動變壓器, 它可以測量1～100mm范圍內的機械位移, 并具有測量精度高, 靈敏度高, 結構簡單, 性能可靠等優點。

2、差動變壓器式傳感器測量電路  

差動變壓器輸出的是交流電壓, 若用交流電壓表測量, 只能反映銜鐵位移的大小, 而不能反映移動方向。另外, 其測量值中將包含零點殘余電壓。為了達到能辨別移動方向及消除零點殘余電壓的目的, 實際測量時, 常常采用差動整流電路和相敏檢波電路。 

2.1. 差動整流電路

這種電路是把差動變壓器的兩個次級輸出電壓分別整流, 然后將整流的電壓或電流的差值作為輸出, 圖 6.1 給出了幾種典型電路形式。 圖中（a）、（c）適用于交流負載阻抗, （b）、（d）適用于低負載阻抗, 電阻R0用于調整零點殘余電壓。 

    下面結合圖 6.1（c）, 分析差動整流工作原理。

     從圖6.1（c）電路結構可知, 不論兩個次級線圈的輸出瞬時電壓極性如何, 流經電容C1的電流方向總是從 2 到 4, 流經電容C2的電流方向從6到8, 故整流電路的輸出電壓為

U2=U24-U68(4 - 28)

當銜鐵在零位時, 因為U24=U68 , 所以U2=0; 當銜鐵在零位以上時, 因為U24>U68, 則U2>0; 而當銜鐵在零位以下時, 則有U24則U2<0 。差動整流電路具有結構簡單, 不需要考慮相位調整和零點殘余電壓的影響, 分布電容影響小和便于遠距離傳輸等優點, 因而獲得廣泛應用。

2.2相敏檢波電路

電路如圖6.2（c） 所示。VD1、VD2、VD3、 VD4 為四個性能相同的二極管, 以同一方向串聯成一個閉合回路, 形成環形電橋。 輸入信號u2(差動變壓器式傳感器輸出的調幅波電壓)通過變壓器T1加到環形電橋的一個對角線。 參考信號u0通過變壓器T2加入環形電橋的另一個對角線。 輸出信號uL從變壓器Ｔ1與Ｔ2的中心抽頭引出。平衡電阻R起限流作用, 避免二極管導通時變壓器T2的次級電流過大。RL為負載電阻。u0的幅值要遠大于輸入信號u2的幅值, 以便有效控制四個二極管的導通狀態, 且u0和差動變壓器式傳感器激磁電壓u1由同一振蕩器供電， 保證二者同頻、同相（或反相）。

由圖 6.2（a）、（c）、 (d)可知, 當位移Δx > 0時, u2與u0同頻同相, 當位移Δx< 0時, u2與u0 同頻反相；Δx> 0時, u2與u0為同頻同相, 當u2與u0均為正半周時, 見圖 4 - 15（a）, 環形電橋中二極管VD1、ＶD4截止, VD2、VD3導通, 則可得圖 4 -  15（b）的等效電路。

其特點是工作溫度范圍較寬,為了減小橫向力或偏心力的影響，傳感器的高徑比應較小。(差動變壓器式測力傳感器的工作原理)

3、典型差動變壓器式傳感器型號

七、諧振式壓力傳感器 

諧振式壓力傳感器分為兩類：振筒式諧振壓力傳感器和振膜式諧振壓力傳感器。

1、振筒式諧振壓力傳感器

振筒式壓力傳感器的感壓元件是一個薄壁金屬圓筒，圓柱筒本身具有一定的固有頻率，當筒壁受壓張緊后，其剛度發生變化，固有頻率相應改變。

傳感器由振筒組件和激振電路組成，如圖3-14所示。振筒用低溫度系數的恒彈性材料制成，一端封閉為自由端，開口端固定在基座上，壓力由內側引入。絕緣支架上固定著激振線圈和檢測線圈，二者空間位置互相垂直，以減小電磁耦合。激振線圈使振筒按固有的頻率振動，受壓前后的頻率變化可由檢測線圈檢出。

此種儀表體積小，輸出頻率信號，重復性好，耐振；度高，其度為±0.1％和±0.01％；適用于氣體測量。

2、振膜式諧振壓力傳感器

振膜式壓力傳感器結構如圖(a)所示。振膜為一個平膜片，且與環形殼體做成整體結構，它和基座構成密封的壓力測量室，被測壓力 p經過導壓管進入壓力測量室內。參考壓力室可以通大氣用于測量表壓，也可以抽成真空測量絕壓。裝于基座頂部的電磁線圈作為激振源給膜片提供激振力，當激振頻率與膜片固有頻率一致時，膜片產生諧振。沒有壓力時，膜片是平的，其諧振頻率為 f0；當有壓力作用時，膜片受力變形，其張緊力增加，則相應的諧振頻率也隨之增加，頻率隨壓力變化且為單值函數關系。 

     在膜片上粘貼有應變片，它可以輸出一個與諧振頻率相同的信號。此信號經放大器放大后，再反饋給激振線圈以維持膜片的連續振動，構成一個閉環正反饋自激振蕩系統。如圖(b)所示。

八、光導纖維壓力傳感器

光導纖維壓力傳感器與傳統壓力傳感器相比,有其*的優點:利用光波傳導壓力信息,不受電磁干擾,電氣絕緣好,耐腐蝕,無電火花,可以在高壓、易燃易爆的環境中測量壓力、流量、液位等。它靈敏高度，體積小，可撓性好，可插入狹窄的空間是進行測量，因此而得到重視，并且得到迅速發展。